Page 1

ORGAN TOWARZYSTWA CHIRURGÓW POLSKICH

POLSKI PRZEGL¥D CHIRURGICZNY ROK ZA£O¯ENIA 1893 SIERPIEÑ 2005 • TOM 77 • NR 8

WYDAWCA FUNDACJA POLSKI PRZEGL¥D CHIRURGICZNY


Cz³onkowie Honorowi / Honorary Members Prof. Prof. Prof. Prof.

dr dr dr dr

Otmar Gedliczka Jan Grochowski Micha³ Krauss Andrzej Ku³akowski

Prof. Prof. Prof. Prof.

dr dr dr dr

Bogdan £azarkiewicz Henryk Rykowski Wac³aw Sitkowski Jan S³owikowski

Cz³onkowie / Members Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. Prof.

dr Jose L. Balibrea (Madrid) Prof. dr Pawe³ Misiuna (Lublin) dr Krzysztof Bielecki (Warszawa) Prof. Mychaj³o Paw³owski (Lviv) dr Micha³ Drews (Poznañ) Prof. dr Tadeusz Popiela (Kraków) dr Maciej Dryjski (Buffalo) Prof. dr Zbigniew Puchalski (Bia³ystok) dr Stanley Dudrick (Waterbury) Prof. dr Frantisek Rehak (Praha) dr John W.L. Fielding (Birmingham) Prof. dr Zbigniew Religa (Warszawa) dr Stanis³aw G³uszek (Kielce) Prof. dr Wojciech Rowiñski (Warszawa) dr Zygmunt Grzebieniak (Wroc³aw) Prof. dr J. Rüdiger Siewert (München) dr James G. Hoehn (Albany) Prof. dr Wies³aw Stryga (Warszawa) dr Svante Horsch (Köln) Prof. dr Paul H. Sugarbaker (Washington) dr Constantine P. Karakousis (Buffalo) Prof. dr Jacek Szmidt (Warszawa) dr Martin S. Karpeh Jr (N.York) Prof. dr Mieczys³aw Szostek (Warszawa) dr Kazimierz Kobus (Polanica) Prof. dr Tadeusz To³³oczko (Warszawa) dr Waldemar Kozuschek (Bochum) Prof. dr Frank Veith (N. York) dr Marek Krawczyk (Warszawa) Prof. dr Grzegorz Wallner (Lublin) dr Pawe³ Lampe (Katowice) Prof. dr Dov Weissberg (Holon) dr Robert £adny (Bia³ystok) Prof. dr Wojciech Witkiewicz (Wroc³aw) dr Keiichi Maruyama (Tokyo) Prof. dr Richard Windle (Leicester) Prof. dr Stanis³aw Zapalski (Poznañ) Redaktor Naczelny / Editor-In-Chief Prof. dr Wojciech Noszczyk Zastêpca Redaktora Naczelnego / Deputy Editor-In-Chief Prof. dr Piotr Andziak Sekretarze Redakcji / Assistant Editors Dr med. Marek Hara Dr med. Maciej Kielar Adres redakcji / Editorial Correspondence 00-235 Warszawa, ul. Nowiniarska 1 lok. 28, tel./fax: (022) 635 45 31 i 831 75 24 e-mail: redakcjappch@poczta.fm http://www.ppch.pl Wydawca / Publisher Fundacja Polski Przegl¹d Chirurgiczny Prezes / President: Prof. Wojciech Noszczyk Kolporta¿ / Subscription Grupa Wydawnicza Infor 05-270 Marki, ul. Okólna 40, tel. (022) 761 31 81, fax (022) 761 30 34 ISSN 0032-373X Przygotowanie i druk / Produced and printed by: Invest Druk, 04-186 Warszawa, ul. Szumna 5, tel./fax: (022) 812 75 55


SPIS

TREŒCI

Prace oryginalne B. Okulczyk, Z. Piotrowski, S. Sulkowski, M. Koda, A. Kukliñski: Ocena ekspresji bia³ka p21ras w rakach jelita grubego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P. Kamiñski, K. Bielecki: Powik³ania septyczne w chirurgii jelita grubego. Komentarz: T. Popiela . . . . . . G. Lech, R. S³otwiñski, I. W. Krasnodêbski: Ocena stê¿enia IL-6 we krwi obwodowej jako wczesny wskaŸnik rokowniczy ciê¿kich powik³añ septycznych u chorych po rozleg³ych operacjach onkologicznych. Komentarz: K. Bielecki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R. Olewiñski, W. Bednarz, A. Ogorza³ek: Analiza ploidii DNA w leczonych operacyjnie nowotworach jelita grubego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R. Wojczys, W. Bednarz, R. Olewiñski: Pozajelitowe objawy u chorych operowanych z powodu wrzodziej¹cego zapalenia jelita grubego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

787 799 815 829 843

Spostrze¿enia kliniczne J. Szeliga, M. Janowski, M. Jackowski: Przewlek³e pêkniêcie têtniaka aorty – problem diagnostyczny. Komentarz: J. Szmidt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Ba³uka, A. Grabarczyk: Guz brzucha o rzadkiej etiologii – opis przypadku. Komentarz: M. Krawczyk

850 858

Prace pogl¹dowe W. Dro¿d¿, W. Lejman: Znaczenie zespo³u „niedokrwienie-reperfuzja” w patomechanizmie mia¿dzycowego niedokrwienia koñczyn dolnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M. Korba: Ischemic preconditioning w resekcji w¹troby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

866 887

Regulamin og³aszania prac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

894

495 507 519 546 547 548 548 548

62 Zjazd TChP Bia³ystok www.62zjazdtchp.com e-mail: info@62zjazdtchp.com

„Polski Przegląd Chirurgiczny” jest pismem indeksowanym w Excerpta Medica EMBASE Prenumeratorzy otrzymują 5 punktów edukacyjnych


CONTENTS Original papers B. Okulczyk, Z. Piotrowski, S. Sulkowski, M. Koda, A. Kukliñski: Protein p21ras expression in patients with colorectal carcinoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P. Kamiñski, K. Bielecki: Septic complications of colorectal surgery. Commentary: T. Popiela . . . . . . . . . G. Lech, R. S³otwiñski, I. W. Krasnodêbski: Evaluation of the IL-6 concentration in the peripheral blood, as an early prognostic indicator of severe septic complications in case of patients undergoing extensive oncological surgery. Commentary: K. Bielecki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R. Olewiñski, W. Bednarz, A.Ogorza³ek: Analysis of DNA ploidy in surgically treated colorectal carcinoma patients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R. Wojczys, W. Bednarz, R. Olewiñski: Extraintestinal manifestations of ulcerative colitis in surgically treated patients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

787 799 815 829 843

Case reports J. Szeliga, M. Janowski, M. Jackowski: Chronic rupture of aortic aneurysm – diagnostic problem. Commentary: J. Szmidt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Ba³uka, A. Grabarczyk: Abdominal tumor of rare etiology – case report. Commentary: M. Krawczyk .

850 858

Review papers W. Dro¿d¿, W. Lejman: The effect of ischemia–reperfusion injury on the pathomechanism of atheromatous lower extremity ischemia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M. Korba: Ischemic preconditioning in liver resection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

866 887

Submission requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

894

495 507 519 546 547 548 548 548

„Polish Journal of Surgery” is indexed in Excerpta Medica EMBASE


POLSKI PRZEGLĄD CHIRURGICZNY 2005, 77, 8, 789–798

P R A C E O R Y G I N A L N E O R I G I N A L P A P E R S

OCENA EKSPRESJI BIAŁKA p21ras W RAKACH JELITA GRUBEGO PROTEIN p21ras EXPRESSION IN PATIENTS WITH COLORECTAL CARCINOMA

BOGNA OKULCZYK1, ZDZISŁAW PIOTROWSKI1, STANISŁAW SULKOWSKI2, MARIUSZ KODA2, ADAM KUKLIŃSKI1 Z II Kliniki Chirurgii Ogólnej i Gastroenterologicznej AM w Białymstoku1 (2 Departament of General and Gastroenterological Surgery, Medical University in Białystok) Kierownik: dr hab. med. B. Kędra, do 01.10.2004 r. prof. dr hab. Z. Piotrowski Z Zakładu Patomorfologii Ogólnej AM w Białymstoku2 (Departament of Pathomorphology, Medical University in Białystok) Kierownik: prof. dr hab. A. Kemona nd

Celem pracy było ustalenie przydatności klinicznej i prognostycznej akumulacji białka p21ras w tkance guza nowotworowego chorych z rakiem jelita grubego. Materiał i metodyka. Ekspresję p21ras badano w 113 guzach nowotworowych metodą immunohistochemiczną przy użyciu mysich przeciwciał monoklonalnych przeciwko białku p21ras M0637 (Dako, Dania). Wyniki. Dodatnią ekspresję p21ras stwierdzono ogółem w 45 (38,3%) guzach nowotworowych, znamiennie częściej w raku gruczołowym (42,72%) w stosunku do raka gruczołowego śluzotwórczego (10%), nieznamiennie częściej w rakach o dużym i średnim zróżnicowaniu histologicznym (100% i 45,57%) w stosunku do raków o niskim zróżnicowaniu (26,92%). Nie obserwowano statystycznej zależności ekspresji p21ras od zaawansowania guza w skali pTNM i stopnia Dukesa oraz wieku, płci chorego, umiejscowienia guza w jelicie grubym ani częstości nawrotu choroby w okresie dwóch lat obserwacji. Wnioski. Stwierdzana częstość akumulacji p21ras w sposób pośredni wskazuje na różnorodność czynników biorących udział w karcynogenezie. Badania molekularne większej liczby genów nowotworowych i produktów ich mutacji rokują nadzieje diagnostyczno-prognostyczne i lecznicze w raku jelita grubego. Słowa kluczowe: rak okrężnicy i odbytnicy, białko p21ras Aim of the study was to assess the prevalence of p21ras expression in 113 patients with colorectal carcinoma. Material and methods. The expression of p21ras in cancer tissue of 113 tumors was studied by immunohistochemistry using murine monoclonal antibodies against p21ras. Results. Positive p21ras expression was found in 45 tumors (38.3%), significantly more frequently in case of adenocarcinomas (42.72%), in comparison to mucinous carcinomas (10%). There was a tendency towards more prevalent positive p21ras expression in case of highly differentiated carcinomas, in comparison to low differentiation tumors. There was no correlation between p21ras expression and pTNM scale, Duke stage, age, gender, tumor colon localization or frequency of relapse within the two-year follow-up period. Conclusions. The higher prevalence of p21ras expression may indicate the variety of factors participating in the carcinogenesis. Molecular diagnostics of more numerous cancer genes may add to better diagnosis, more accurate prognosis and treatment in colorectal carcinoma. Key words: colorectal cancer, p21ras protein


790

B. Okulczyk i wsp.

Rak jelita grubego pozostaje nadal drugą główną przyczyną zachorowań i zgonów na choroby nowotworowe w Polsce i innych krajach (1). Nadal istnieją też znaczne trudności w jego wczesnym rozpoznawaniu oraz prognozowaniu wyników leczenia. Nadzieje poprawy budzą prowadzone w ostatnich dekadach badania molekularne procesów nowotworowych. Zakładają one, iż bezpośrednią przyczyną niekontrolowanej proliferacji komórek w nowotworach złośliwych są zmiany w informacji genetycznej komórek wywołane różnego typu mutacjami genów. Polegają one najczęściej na wypadnięciu funkcji lub na trwałych zaburzeniach regulacji czynności genów. Wśród znanych obecnie licznych „genów nowotworowych”, przyczynowo związanych z karcynogenezą w obrębie okrężnicy i odbytnicy, znajduje się grupa genów RAS. W normalnych komórkach nabłonka jelitowego podczas proliferacji i różnicowania podlegają one kontrolowanej aktywacji. W następstwie mutacji dochodzi do ich trwałej aktywacji, niezależnej od pobudzenia przez czynniki wzrostu. Mutacje te pojawiają się we wczesnym stadium rozwoju nowotworu i najczęściej dotyczą kodonu 12 (ok. 27% przypadków), rzadziej kodonu 13 (7%) lub innych (2). Mutacje protoonkogenów RAS są związane z nadekspresją genu i zwiększeniem aktywności produktu białkowego genu, czyli białka p21ras, a następnie ze zwiększeniem stymulacji komórki do podziału, a nawet niekontrolowanego wzrostu nowotworowego (3). Zidentyfikowano grupę genów RAS: H-RAS, N-RAS i K-RAS, których mutacje obserwuje się w ok. 30% wszystkich nowotworów u ludzi, z częstością od 30 do 50% w raku jelita grubego i do 90% w rakach trzustki (4). Geny K-RAS kodują białko o wielkości 188 lub 189 aminokwasów i ciężarze 21 kDa (5). Wyróżnia się p21Kras A i p21K-ras B, przy czym wersją dominującą jest izoforma B (6). W raku jelita grubego najczęściej występują mutacje w genie K-RAS B (4). Białko p21ras uczestniczy w regulacji licznych normalnych funkcji komórkowych, obejmujących proliferację, różnicowanie i apoptozę (7). Opisano między innymi jego udział w transmisji wewnątrzkomórkowej sygnałów z receptorów czynników wzrostu do jądra komórki na drodze aktywacji kaskady kinaz i protoonkogenu Raf (8). Białko p21 bierze udział w procesie hamowania wzrostu komórkowego w procesie starzenia się czy uszkodzenia komór-

Colorectal carcinoma remains the second most frequent cause of mortality and morbidity amongst neoplasms in Poland, and other countries (1). Early diagnosis of colorectal cancer remains difficult and thus, prognosis is uncertain. Studies concerning the molecular basis of carcinogenesis revealed that the direct cause of uncontrolled proliferation were changes in the genetic program transmitted from cell to cell, due to mutations of various genes. The changes in the genetic program are mostly caused by permanent loss of gene function or disturbances in the regulation of gene function. RAS genes are amongst the „neoplastic genes”, which are thought to be associated with colorectal carcinogenesis. RAS proteins mediate the activation of MAP (Mitogen Activated Proteins) kinase cascades followed by binding of growth factors. The mutation of RAS genes leads towards permanent activity of this protein, irrespective of growth factor-induced stimulation. Mutations occurred during the early stage of tumor growth, usually being localized on the codon 12 (27% of cases), less frequently codon 13 (7%) or others (2). Mutations of RAS protooncogenes are associated with gene overexpression and protein hyperactivityp21ras. In consequence, an enhanced stimulation of cell division occurred, progressing towards uncontrolled cell proliferation and tumor genesis (3). Three well-characterized ras genes: H-RAS, N-RAS and K-RAS were identified. The mutations of these genes are found in 30% of all human neoplasms with the frequency ranging between 30 and 50% in case of colorectal cancer, amounting to 90% in case of pancreatic cancer (4). K-RAS genes, localized at 12p21, 1, encoded the 21dKa protein of 188 or 189 amino acids (5). Two isoforms of the p21-rasK gene were found, with the B isoform, being prevalent (6). The most prevalent mutation considering colorectal cancer was noted in case of the K-RAS gene (4). The p21ras protein is involved in the regulation of a number of important cellular functions, including proliferation, differentiation and apoptosis (7). It is also involved in the intracellular signal transmission from growth factor receptors into the nucleus mediated by activation of kinase cascades and the Raf protooncogene (8). Protein 21ras also inhibits cell growth, considering the mechanism of cell aging or damage. Growth inhibition is induced


Ocena ekspresji białka p21ras w rakach jelita grubego

ki. Zatrzymanie wzrostu komórkowego odbywa się przez związanie i hamowanie działania wielu cyklin i cyklinozależnych kinaz (cdk). Ta interakcja białka p21 nie dopuszcza do fosforylacji białek regulujących cykl komórkowy (9). Aktywność cyklinozależnych kinaz w kompleksie z p21 jest zależna od ilości białka p21. W niskich koncentracjach p21 ułatwia translokację kompleksów cdk-cyklin do jądra komórkowego, w wysokich zaś hamuje aktywność kinazową (10). Inną funkcją białka p21 jest indukowanie zatrzymania wzrostu komórkowego przez zablokowanie czynności PCNA w replikacji DNA i „mismatch” reparacji DNA (5). Liczne badania molekularne potwierdzają podstawową rolę białek RAS w rozwoju raka jelita grubego, ale większość mechanizmów karcynogenezy nadal nie jest w pełni zrozumiała (3,5). Niejasne są też dotychczas implikacje diagnostyczne wykrytych mutacji RAS i produktu białkowego tych genów, białka p21ras. Ich użyteczność kliniczna w monitorowaniu i w prognozowaniu wyników leczenia również jest niejednolicie oceniana (11). Wszyscy autorzy jednak akceptują molekularną drogę poszukiwań i genetycznego wyjaśniania patogenezy, wczesnego rozpoznania, jak też metod leczenia (12). Celem pracy było ustalenie przydatności klinicznej i prognostycznej oznaczeń akumulacji jądrowej białka p21ras u chorych z rakiem jelita grubego, w populacji regionu północnowschodniej Polski, dotychczas niedostatecznie zbadanej. Analizowano korelację występowania tego białka z ważnymi czynnikami klinicznymi, jak: wiek, płeć, stopień zaawansowania klinicznego guza w klasyfikacji Dukesa, rodzajem i stopniem zróżnicowania histologicznego nowotworu, wielkością ogniska pierwotnego nowotworu w skali TNM oraz z pojawianiem się nawrotów procesu nowotworowego. MATERIAŁ I METODYKA Materiał stanowiło 113 guzów nowotworowych wyciętych podczas zabiegu chorych operowanych z powodu raka okrężnicy i odbytnicy w II Klinice Chirurgii Ogólnej AMB w okresie od 1998 do 2001 roku. Było wśród nich 66 (58,4%) mężczyzn w wieku od 36 do 87 lat (śr. wieku 62 lata) i 47 (41,6%) kobiet w wieku od 42 do 85 lat (śr. wieku 67 lat). Prospektywne badania własne dotyczyły chorych ze spora-

791

by binding and suppressing, many cyclin and cyclin-dependent kinase complexes (cdk). This interaction prevents the phosphorylation of proteins regulating the cell cycle (9). The activity of Cdk in complex with p21ras is dependent on the amount of the protein. In case of low concentrations, p21ras facilitates the translocation of the cdk-cyclin complex to the nucleus, while in case of elevated concentrations, it inhibits kinase activity (10). Moreover, p21ras may induce growth inhibition by preventing the activity of PCNA during DNA replication and DNA mismatch repair (5). Molecular studies have suggested the possible role of ras proteins in the pathogenesis of colorectal cancer. However, the precise mechanisms of carcinogenesis remain unclear (3, 5). The clinical implications of ras mutations and their protein p21 mutations are yet to be understood. Studies concerning the clinical use of ras mutations, as well as p21ras expression in monitoring, prognosis and treatment of cancer demonstrated conflicting results (11). However, studies dealing with the above-mentioned problems are ongoing (12). The aim of the study was to establish the clinical and prognostic value of nuclear ras p21 expression in the population of patients with colorectal cancer, considering the northeastern region of Poland, thus far, insufficiently examined. Analysis focused on the correlation between protein expression and major clinical factors, including age, gender, clinical tumor stage, according to Duke’s classification, histological type and grade, size of the primary focusTNM scale and neoplasm recurrence. MATERIAL AND METHODS The study group comprised 113 neoplastic tumors resected during surgery from patients operated on for colorectal carcinoma at the II Department of General Surgery, Medical University in Białystok, during the period between 1998-2001. The study comprised 66 (58.4%) men, aged between 36-87 years (mean age- 62 years), and 47 (41.6%) women, aged between 42-85 years (mean age – 67 years). The prospective examinations involved patients with sporadic colorectal adenocarcinoma. Patients subject to chemotherapy, prior to surgery, with primary colon polyposis, ulcerative colon inflammation, Leśniowski-Crohn’s


792

B. Okulczyk i wsp.

dycznym gruczolakorakiem jelita grubego. Wyeliminowano osoby poddawane chemioterapii przed operacją, chorych z pierwotną polipowatością jelita grubego, z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego, chorobą Leśniowskiego i Crohna, rodzinną polipowatością lub rodzinnym niepolipowatym rakiem jelita grubego, u których prawdopodobnie istnieją odmienne mechanizmy karcynogenezy, m.in. poprzez mutacje w zakresie genów reparaz czy antyonkogenu APC. Dążono do uzyskania w miarę jednorodnej grupy chorych, mogących mieć jednolity mechanizm tranfsormacji nowotworowej (13). Guz nowotworowy umiejscowiony był u 63 osób w odbytnicy, u 27 w esicy, u 18 w kątnicy i okrężnicy wstępującej, u 3 w okrężnicy zstępującej i u 2 w okrężnicy poprzecznej. Najczęściej, tj. u 94 (83,18%) chorych, wystąpił stopień C zaawansowania raka w skali Dukesa (czyli z obecnością przerzutów w węzłach chłonnych). U 14 (12,38%) rozpoznano stopień B, u 2 (1,76%) raka wczesnego w stopniu A, natomiast przerzuty odległe (stopień D) stwierdzono u 3 (2,65%) badanych. Jednocześnie z dokonaniem klasyfikacji według skali Dukesa określono stopień zaawansowania klinicznego w skali pTNM. Guz ograniczony do błony śluzowej i podśluzowej - pT1 rozpoznano w 2 przypadkach, naciekający błonę mięśniową pT2 - w 11, naciekający wszystkie warstwy ściany pT3 - w 83, natomiast guz przerastający ścianę jelita i naciekający sąsiednie narządy pT4 - w 17 przypadkach. U wszystkich chorych wycięto część jelita grubego z guzem nowotworowym. Zastosowanie odpowiedniej metody operacyjnej było uwarunkowane umiejscowieniem guza i stopniem zaawansowania. Wszyscy badani mieli wykonany zabieg planowy. Operacje lecznicze wykonano u 95 (84,07%) z grupy A, B i C w skali Dukesa, a u chorych z przerzutami odległymi (stopień D w skali Dukesa) była to resekcja paliatywna. Badanie histopatologiczne materiału operacyjnego przeprowadzono w Zakładzie Patomorfologii Klinicznej AMB. U wszystkich 113 chorych potwierdzono histopatologicznie rozpoznanie raka, w tym gruczołowego (adenocarcinoma) u 103 (91,15%). Guzy gruczołowe śluzotwórcze (adenocarcinoma mucinosum) obserwowano u 10 (8,84%) osób. Stopień zróżnicowania histopatologicznego G2 wystąpił najczęściej, tj. u 78 (69,02%), G3 -

disease, familial polyposis and familial nonpolypous colon cancer were excluded from the study, as they were likely to present different mechanisms of carcinogenesis (via mutations in reparase genes or APC antioncogene). We tried to form a homogenous group of patients with an uniform mechanism of neoplastic transformation (13). Tumors were localized in the rectum in 63 patients, in the sigmoid colon in 27, in the cecum and ascending colon in 18, in the descending colon in 3 and in the transverse colon in 2 patients. Dukes’ C tumors (with lymph node metastases) were recognized in 94 (83.18%) patients, and were most frequent. Fourteen (12.38%) patients were diagnosed with Dukes’ B tumors, while two with Dukes’ A. Remote metastases (grade D) were found in 3 (2.65%) cases. Apart from Dukes classification, the pTNM scale was also used to evaluate clinical advancement. Tumors limited to the mucosa and submucosa – pT1 were recognized in 2 cases, tumors infiltrating the muscular membrane – pT2 in 11, infiltrating all layers of the wallpT3 in 83 patients, and tumors overgrowing the colon wall and infiltrating adjacent organspT4 in 17 cases. All patients underwent partial resection of the colon comprising the tumor. The choice of surgical method depended on tumor localization and clinical advancement. All procedures were previously scheduled. Curative surgeries were conducted in 95 (84.07%) Dukes’ A, B and C patients. Palliative resections were performed in patients with remote metastases (Dukes’ D). Histopathological analysis of postoperative specimens was performed at the Department of Clinical Pathomorphology, Medical University of Białystok. Carcinoma was histopathologically confirmed in 113 patients, including adenocarcinoma in 103 (91.15%). Mucinous adenocarcinomas were diagnosed in 10 (8.84%) cases. G2 stage prevailed and was noted in 78 (69.02%) patients, G3 in 26 (23.0%) and G1 in 1 (0.88%) patient. In 8 (7.07%) cases, the histopathological differentiation grade was not defined. Immediately after surgery, 4-8 tumor samples (2-3 mm thick) and adjacent macroscopically unchanged mucous membranes were collected and placed in a 10% bufferred formalin solution for no longer than 24 hours. After fixation, the samples were embedded in small


Ocena ekspresji białka p21ras w rakach jelita grubego

u 26 (23,0 %), G1 - u jednego (0,88%) badanego. W 8 (7,07%) przypadkach nie określono stopnia zróżnicowania histopatologicznego. Bezpośrednio po zabiegu z guza pobierano od 4 do 8 wycinków grubości 2-3 mm obejmujących guz nowotworowy i sąsiadującą z nim makroskopowo niezmienioną błonę śluzową, a następnie umieszczano w 10% roztworze zbuforowanej formaliny na czas nie dłuższy niż 24 godziny. Po utrwaleniu wycinki tkankowe zatapiano w bloczki parafinowe w temp. 56°C, z których następnie krojono skrawki grubości 5 µm (mikrotom Microm H340) i barwiono hematoksyliną-eozyną (H+E). W rutynowym badaniu hiotopatologicznym analizowano typ histologiczny, stopień złośliwości histologicznej (G), stopień zaawansowania klinicznego (pTNM). Dwa wycinki z każdego guza nowotworowego użyto do oceny immunohistochemicznej ekspresji białka p21ras. Metody oceny immunohistochemicznej Badania immunohistochemiczne przeprowadzono przy użyciu mysich przeciwciał monoklonalnych przeciwko białku p21ras (M0637 Dako, Dania) w rozcieńczeniu 1:100. Preparaty zostały poddane deparafinizacji w ksylenach i uwodnione w alkoholach o malejących stężeniach. W celu odsłonięcia antygenu preparaty umieszczano w 10 mM buforze cytrynianowym o pH 6,0 i ogrzewano w kuchence mikrofalowej (750 W) przez 15 min, następnie skrawki schładzano do temperatury pokojowej przez 20 min i inkubowano z przeciwciałem pierwszorzędowym przez godzinę w temperaturze pokojowej w komorze barwiącej (The Binding Site, Wielka Brytania). W kolejnym etapie preparaty inkubowano przez 30 min z kompleksem streptawidyna-biotyna-peroksydaza. W celu uwidocznienia kompleksu antygen-przeciwciało preparaty inkubowano 10 min w roztworze 3,3-diaminobenzydyny (Dako, Dania), a następnie wybarwiano w roztworze hematoksyliny. Ponadto wykonywano badania kontrolne. Pozytywne kontrole obejmowały dodatnie odczyny immunohistochemiczne w limfocytach naciekających tkankę guza. Kontrole negatywne obejmowały pominięcie pierwotnego i wtórnego przeciwciała oraz zastosowanie kontrolnych przeciwciał IgG1 (Dako, Dania). W kontrolach negatywnych nie obserwowano dodatnich, specyficznych odczynów immunohistochemicznych. Ocenę preparatów przeprowa-

793

paraffin blocks at 56°C, then incised into 5ìm sections (microtom Microm H340) and stained with hematoxylin and eosin (H+E). Histological type, malignancy (G) and clinical advancement (pTNM) were routinely evaluated. Two samples from each tumor were used for immunohistochemical determination of ras p21 expression. Methods of immunohistochemical determination The immunohistochemical method was employed to determine tissue ras p21 expression. Immunohistochemical examinations were conducted using mouse monoclonal antibodies against the ras p21 protein (M0637, Dako, Denmark) at a dilution of 1:100. Sections were deparaffinised with xylene and rehydrated with alcohols of decreasing concentrations. In order to expose the antigen, the sections were placed in 10 mM citrate buffer pH 6.0, warmed in a microoven (750 W) for 15 min, and cooled to room temperature for 20 minutes. They were then incubated with primary antibodies for one hour at room temperature- binding site (Great Britain). Afterwards, the sections were incubated for 30 min at room temperature with a primary biotinylated antibody and for another 30 min with a streptavidin-biotin-peroxidase complex. In order to visualize the antigen-antibody complex, sections were incubated for 10 min in a 3,3-diaminobenzydin solution (Dako, Denmark) and then stained with hematoxylin. Control examinations were also performed. Positive controls included positive immunohistochemical reactions in lymphocytes infiltrating tumor tissues. Considering negative controls, primary and secondary antibodies were omitted and control IgG1 antibodies were applied instead (Dako, Denmark), displaying no positive specific immunohistochemical reaction. The sections were analyzed using a light optic microscope at 200x magnification. The expression of ras p21 was evaluated by means of 10 different fields of section. Expression was defined as positive if the immunohistochemical reaction was present in more than 10% of neoplastic cells, otherwise being considered as negative. Data were statistically analyzed using the chi 2 and Fisher exact tests for non-parametric groups, with p<0.05 considered as statistically significant.


794

B. Okulczyk i wsp.

dzano w świetlnym mikroskopie optycznym przy powiększeniu 200 razy. Ekspresję białka p21ras oceniano w 10 różnych polach badanego wycinka. Ekspresję p21ras określano jako dodatnią, gdy w powyżej 10% komórek nowotworowych obserwowany był dodatni odczyn immunohistochemiczny, a jako ujemną jeśli dodatni odczyn obserwowany był w poniżej 10% komórek nowotworowych. Analizę statystyczną przeprowadzono przy użyciu testu chi2 i testu dokładnego Fischera dla grup nieparametrycznych uznając znamienność przy p< 0,05. WYNIKI Dodatnia ekspresja białka p21 w badanej grupie 113 chorych wystąpiła ogółem u 45 (39,82%) chorych. Wśród 66 mężczyzn stwierdzono ją 27 (40,9%) razy, a wśród 47 kobiet wykryto ją 18 (38,3%) razy. Tak jak w odniesieniu do płci nie było także istotnej różnicy w odsetku dodatnich akumulacji białka p21 u pacjentów w różnych przedziałach wiekowych. Przeanalizowano występowanie dodatniej akumulacji białka p21ras zależnie od lokalizacji raka w jelicie: w lewej połowie okrężnicy i w odbytnicy oraz w prawej połowie okrężnicy. Stwierdzono większy odsetek dodatnich wyników w grupie raków lewej połowy okrężnicy i odbytnicy, czyli 40,86% (w 38 z 93 guzów) wobec 35% (w 7 z 20 guzów) dodatniej akumulacji białka p21 w rakach prawej połowy okrężnicy (p=0,627) (tab. 1). Występowanie akumulacji białka p21ras zależnie od rodzaju utkania histologicznego nowotworu przedstawia tab. 2. W grupie gruczolakoraków zaistniało znamiennie częstsze (42,72%) pojawianie się tego białka w stosunku do chorych z rakiem śluzotwórczym (10%) (p=0,049).

RESULTS Positive p21 expression was found in 45 (39.82%) of 113 examined patients. The above-mentioned was noted in 27 (40.9%) of 66 men and 18 (38.3%) of 47 women included in the study. Similar to gender, no statistically significant difference was noted in the percentage of positive p21 expression, considering various age compartments. The positive expression of ras p21 was analyzed in relation to cancer localization: in the left half of the colon and rectum, and right half of the colon. Higher percentage of positive expression was noted in the left half of the colon and rectum (40.86%), compared to the right half (35%)(p=0.0627) (tab. 1). Table 2 presented the expression of ras p21, depending on the type of histological texture of the neoplasm. Considering the group of adenocarcinomas, the protein was found significantly more frequently (42.72%), in comparison to patients with mucinous carcinoma (10%) (p=0.049). Positive expression of ras p21 in case of colorectal carcinoma, in relationship to the grade of histological differentiation was presented in tab. 3. The percentages for G1 and G2 (the lowest and intermediate histological malignancy) and G3 (the highest histological malignancy) amounted to 100%, 45.57% and 26.92%, respectively. Positive p21 ras protein expression was as follows: p=0.21, p=0.0952, p=0.0935. The expression of ras p21 was also analyzed, according to Dukes’ clinical advancement. During the early phase, when cancer growth was limited to the colon wall (A and B), the expression was positive in two (100%) and in 6 of 14 (42.86%) patients, respectively. In case of grades C and D, characterized by lymph node involvement and considerable tumor proliferation, positive p21 ras expression was observed in 38.30% and 33.33%, respectively (tab. 4).

Tabela 1. Akumulacja białka p21ras zależnie od lokalizacji nowotworu Table 1. Expression of ras p21, depending on cancer localization

Lokalizacja guza / Cancer localization Lewa po³owa okrê¿nicy i odbytnica / left colon and rectum Prawa po³owa okrê¿nicy / right colon p=0,627

Liczba chorych / Number of patients n % 93 82,3 20 17,7

p21ras + n 38 7

% 40,86 35

p21ras – n 55 13

% 59,14 65


795

Ocena ekspresji białka p21ras w rakach jelita grubego Tabela 2. Akumulacja białka p21ras zależnie od rodzaju utkania histologicznego nowotworu Table 2. Expression of ras p21, depending on histological texture of the cancer

Rodzaj utkania histologicznego / Histological texture Adenocarcinoma Adenocarcinoma mucinosum

Liczba chorych / Number of patients n % 103 91,15 10 8,84

p21ras + n 44 1

p21ras –

% 42,72 10

n 59 9

% 57,28 90

p=0,049

Występowanie dodatniej akumulacji białka p21ras w raku jelita grubego zależnie od stopnia zróżnicowania histologicznego guza przedstawia tab. 3. Odpowiednie odsetki w grupie G1 i G2 - najmniejszej i pośredniej złośliwości histologicznej oraz G3 - największej złośliwości histologicznej wyniosły: 100%, 45,57% i 26,92% dodatniej akumulacji białka p21ras (p=0,21, p=0,0952, p=0,0935). Analizowano także stopień dodatniej ekspresji białka p21ras zależnie od stopnia klinicznego zaawansowania raka w skali Dukesa. We wczesnym stadium, czyli w fazie rozwoju raka ograniczonej do ściany jelita (A i B), dodatni wynik stwierdzono odpowiednio u 2 na 2 (100%) i u 6 na 14 (42,86%) chorych. W stadium C i D, charakteryzującym się ekspansją nowotworu do węzłów chłonnych i znacznym rozrostem guza, stwierdzono dodatnią akumulację białka p21ras odpowiednio u 38,30% i 33,33% (tab. 4).

Positive p21 ras expression was also evaluated in relation to colon wall infiltration of the primary tumor: pT feature according to the pTNM classification (tab. 5). Considering early tumor forms, growing fast and limited to the mucosa and submucosa, p21 expression was increased more frequently than in case of advanced tumors (100% and 45.46% vs 34.57% and 52.63%), although being a non- significant difference. The prognostic value of ras p21 determinations was evaluated on the basis of the frequency and time of relapse of the neoplastic process after surgical carcinoma resection. The course of the disease was analyzed in 106 patients, excluding 7 who died due to postoperative complications or did not turn up for follow-up (tab. 6). The frequency and time of relapse onset were not markedly correlated with ras p21 expression. Relapses were observed in 15

Tabela 3. Akumulacja białka p21ras w raku jelita grubego w zależności od stopnia zróżnicowania histologicznego nowotworu Table 3. Expression of ras p21 in patients with colorectal carcinoma, depending on the histological differentiation grade

G1 G2 G3

Stopieñ zró¿nicowania raka / Histological malignancy

Liczba chorych / Number of patients 2 79 26

n 2 36 7

p21ras +

% 100 45,57 26,92

n 0 43 19

p21ras –

% 0 54,43 73,08

G1/G2 p=0,21, G1/G3 p=0,0952, G2/G3 p=0,0935

Tabela 4. Akumulacja białka p21ras w raku jelita grubego w zależności od stopnia zaawansowania klinicznego nowotworu w skali Dukesa Table 4. Expression of ras p21 in colorectal carcinoma patients, depending on Dukes’ classification

A B C D

Stopieñ rozwoju raka wg Dukesa / Dukes’ stage

B/C p=0,735, B/D p=0,639,C/D p=0,676

Liczba chorych / Number of patients 2 14 94 3

n 2 6 36 1

p21ras +

% 100 42,86 38,30 33,33

p21ras – 0 8 58 2

n 0 57,14 61,70 66,67


796

B. Okulczyk i wsp.

Oceniano także stopień dodatniej ekspresji białka p21ras w guzach zależnie od stopnia naciekania ściany jelita w guzie pierwotnym: cecha pT według klasyfikacji pTNM (tab. 5). We wczesnych postaciach guza, szybko rosnących, ograniczonych do błony śluzowej i mięśniowej, obserwowano zwiększoną akumulację białka p21ras częściej niż w guzach zaawansowanych (100% i 45,46% vs 34,57% i 52,63%), zależność ta nie nosiła cech znamienności (p=0,85, p=0,5, p=0,144). Prognostyczną wartość oznaczeń białka p21ras oceniano na podstawie częstości i czasu występowania nawrotów procesu nowotworowego po operacyjnym wycięciu raka. Analizowano

(34.09%) of 44 patients with positive protein expression, and in 19 (30.64%) of 62 patients without p21 expression (p=0.7). DISCUSSION Considering colorectal adenocarcinomas the detected p21 protein is mostly the product of K-RAS gene mutations. These mutations are accompanied by increased gene expression and elevated protein accumulation, which enables its determination using immunohistochemical methods (14). The expression of ras p21 in neoplastic cells may either decrease or increase, compared to

Tabela 5. Występowanie dodatniej akumulacji białka p21ras w raku jelita grubego w różnych stadiach rozwoju guza pierwotnego Table 5. Expression of ras p21 in colorectal carcinoma patients, during various stages of primary tumor growth

Guz pierwotny pT / PT pT1 pT2 pT3 pT4

Liczba chorych / Number of patients 2 11 81 19

n 2 5 28 10

p21ras +

% 100 45,46 34,57 52,63

p21ras –

n 0 54,54 65,43 47,37

0 6 53 9

T2/T3 p=0,85, T2/T4 p=0,5, T3/T4 p=0,144

Tabela 6. Akumulacja białka p21ras jako czynnik prognostyczny (w 2-letniej obserwacji) Table 6. Expression of ras p21 as a prognostic factor (two-year observation period)

Pacjenci ze wznow¹ / patients with recurrence Pacjenci bez wznowy / patients without recurrence

Liczba chorych / Number of patients 34

n 15

72

29

p21ras +

p21ras –

% 44,11

19

n 55,89

40,28

43

59,72

p=0,7

przebieg choroby u 106 osób, wyłączając 7 osób, które zmarły z powodu powikłań pooperacyjnych lub nie zgłosiły się do kontroli (tab. 6). Nie obserwowano wyraźnej zależności między częstością i czasem pojawiania się nawrotów a obecnością ekspresji białka p21ras. Spośród 44 chorych z dodatnią akumulacją tego białka nawroty obserwowano u 15 (34,09%), a wśród 62 bez stwierdzonej ekspresji tego białka – u 19 (30,64%) (p=0,7). OMÓWIENIE W rakach gruczołowych okrężnicy i odbytnicy wykrywane białko p21 jest w większości

its normal level, and in some cases may be of prognostic value (15, 16). Investigations in patients with gastric cancer demonstrated that loss of ras p21 accumulation proved to be a strong prognostic marker. The ras p21 protein was detected in tumors with lower malignancy and without recurrence after curative resections, while neoplasms lacking ras p21 expression displayed significantly higher aggressiveness and shorter survival time. The authors conclude that the determination of ras p21 expression in gastric cancer may be of prognostic value (17). Considering colorectal carcinomas no such evident relationship was observed between in-


Ocena ekspresji białka p21ras w rakach jelita grubego

produktem zmutowanego genu K-RAS. Mutacjom tym towarzyszy zwiększona ekspresja genu i zwiększona akumulacja tego białka, co umożliwia jego oznaczanie metodami immunohistochemicznymi (14). Ekspresja białka p21ras w komórkach nowotworowych często zmienia się: zmniejsza się lub wzrasta w stosunku do jego normalnego poziomu, a w niektórych sytuacjach może mieć znaczenie prognostyczne (15, 16). Badania u chorych z rakiem żołądka wykazały, że utrata akumulacji białka p21ras jest silnym wskaźnikiem prognostycznym. Białko p21ras było wykrywane w guzach chorych z objawami mniejszej złośliwości i bez nawrotów po leczniczej resekcji, natomiast nowotwory nie wykazujące ekspresji białka p21ras cechowały się znamiennie większą agresywnością i krótszym przeżyciem chorych. Autorzy wnioskują, że ocena ekspresji białka p21ras w raku żołądka może posiadać znaczenie prognostyczne (17). W rakach jelita grubego nie obserwowano takich wyraźnych zależności między wzmożoną akumulacją p21ras a czynnikami klinicznopatologicznymi. Stwierdzano jedynie wycinkowe i niepełne korelacje, np.: z wielkością guza nowotworowego (18), z przewidywaniem nawrotów w rakach odbytnicy (19), z biologiczną agresywnością procesu nowotworowego (20) czy z prawostronną lokalizacją w okrężnicy (15). W badaniach ilościowych białka p21ras w wycinkach z biopsji stwierdzano nieco odmienne zależności. Ilość białka p21ras była mianowicie ewidentnie niższa w tkance z raka jelita grubego niż z błony śluzowej objętej procesem wrzodziejącego zapalenia oraz z gruczolakiem (16). W ocenie wartości klinicznej białka p21ras akumulację jądrową tego białka oznaczano zwykle jakościowo, przy czym jego obecność w komórkach nowotworowych występowała od 36 (18, 19) do 71% (21), a nawet do 80% przypadków (15). Taką rozbieżność wyników można tłumaczyć przede wszystkim niejednorodnością materiału klinicznego, odmiennymi metodami oznaczania czy nawet archiwizacją materiału (15). W materiale własnym częstość dodatniej ekspresji białka p21ras pojawiła się w 39,82% przypadków i nie obserwowano istotnej różnicy w częstości wyników dodatniej akumulacji tego białka w zależności od płci lub wieku.

797

tensified ras p21 expression and clinico-pathological factors. The correlation was only fragmentary and incomplete: tumor-size (18), prediction of rectal cancer recurrence (19), biological aggressiveness of the neoplastic process (20), or right-sided colon localization (15). Considering a quantitative study on p21 ras proteins in biopsy specimens, the correlations were slightly different. The amount of ras p21 was evidently smaller in colorectal cancer tissue, in comparison to mucosa affected by ulcerative inflammation and adenocarcinoma (16). During the evaluation of the clinical relevance, qualitative analysis of nuclear ras p21 expression was usually performed, detecting its presence in neoplastic cells from 36% (18, 19) to 71% (21) and even 80% of cases (15). Such a dicrepancy of results can be explained first of all by the use of heterogenous clinical material, various assay methods, as well as material storage (15). In our own material, the positive expression of ras p21 appeared in 39.82% of cases, and no significant difference was observed in the frequency of positive expression of this protein in relation to gender or age. We noted a statistically significant relationship between the type of histological texture and ras p21 expression (tab. 2), which may be attributed to cell proliferation, resulting from the stimulation of growth factor receptors. This has been also confirmed by studies on K-RAS and PCNA gene expression (22, 23). A statistically significant positive correlation of low-differentiated ras p21-positive colorectal carcinomas was observed in several clinical centers (15). More frequently, no such correlation was found (18-21). The intensified expression of ras p21 observed in our material in highly (100%) and moderately differentiated cancers (45.57%), suggested the involvement of K-RAS tumor mutations, considering the above-mentioned differentiation grades. This assumption was also supported by the analysis of the incidence of K-RAS mutations revealing similar percentages of these mutations in groups of low and highly differentiated tumors (24, 25). Lack of clear correlation between Dukes’ cancer stage, pT feature, and positive ras p21 expression, were also observed by other authors (19, 20, 25). The protein expression was found to be significantly and positively correlated with grades A and B (21). The ras p21 protein


798

B. Okulczyk i wsp.

W badaniach własnych stwierdzono statystycznie znamienną zależność między rodzajem utkania histologicznego a ekspresją p21ras (tab. 2). Może to uzasadniać znaczna proliferacja komórek, która wynika ze stymulacji receptorów czynników wzrostu. Badania ekspresji genu K-RAS i PCNA również to potwierdzają (22, 23). Tylko w nielicznych ośrodkach klinicznych obserwowano istotną statystycznie pozytywną korelację niskozróżnicowanych nowotworów jelita grubego z ekspresją białka p21ras (15), podczas gdy częściej, jak we własnych badaniach (tab. 3), nie udawało się stwierdzić takiej zależności (18-21). Pojawianie się w materiale własnym wzmożonej ekspresji p21ras w wysoko (100%) i średniozróżnicowanych rakach w 45,57% sugeruje udział mutacji K-RAS w guzach w tych stopniach zróżnicowania. Przemawiają za tym analizy występowania mutacji K-RAS, w których opisywano zbliżone odsetki tych mutacji w grupach guzów nisko i wysokozróżnicowanych (24, 25). Brak wyraźnej zależności pomiędzy stopniem zaawansowania nowotworu w skali Dukesa, a także między cechą pT a dodatnią akumulacją białka p21ras była obserwowana także przez innych autorów (19, 20, 25). Stwierdzano także znamienną pozytywną korelację tego białka ze stopniami A i B (21). Stwierdzana we własnym materiale akumulacja białka p21ras w raku w stopniach A i B w skali Dukesa oraz w pT1 i w pT2 nieco częstsza niż w guzach bardziej zaawansowanych (tab. 4 i 5) może wskazywać na udział mutacji genu K-RAS już we wczesnych stadiach nowotworu. Potwierdzeniem tych sugestii były wykrywane mutacje genu K-RAS już we wczesnym stadium choroby nowotworowej (24, 25). Obserwacja przebiegu leczenia pod kątem występowania nawrotów, we własnych przypadkach, obejmowała okres od 6 do 60 mies. po leczeniu operacyjnym. Nie stwierdzono wyraźnej zależności między rozwojem wznowy nowotworu a pojawieniem się ekspresji białka p21ras, co jest zgodne ze spostrzeżeniami większości autorów (14, 15, 20). Niektórzy wykrywali taką zależność, raczej w stopniu ograniczonym, na przykład: dotyczyła ona raków odbytnicy (19) lub grupy chorych w stadium A i B wg Dukesa (21), czy rozmiarów guza nowotworowego (26). Przedstawione własne dane nie upoważniają do przypisywania większego znaczenia eks-

accumulation, being more frequent in Dukes’ grades A and B and pT1 and pT2, in comparison to more advanced tumors (tab. 4, 5) may suggest the involvement of K-RAS gene mutations during the early tumor stages. This was confirmed by K-RAS gene mutations detected during the early stages of the neoplastic disease (24, 25). The postoperative follow-up period ranged between 6 and 60 months, and referred to disease recurrence. No distinct correlation was found between recurrence and ras p21 expression, which is in agreement with the observations of other authors (14, 15, 20). However, some investigators demonstrated a limited correlation between recurrence and ras p21 expression in relation to renal cancer, for example (19), Dukes’ A and B patients (21) or tumor size (26). Our own data rendered impossible the assumption that the determination of ras p21 expression is of significant value in the detection and monitoring of treatment, considering patients with colorectal carcinoma. However, immunohistochemical determination of this protein, as one of many diagnostic and prognostic markers may be useful. Carcinogenesis is a complex process involving numerous genes and products of their mutations, and therefore, studies conducted on other molecular parameters, including genes APC, p53, cycline D1, beta-katenin or p27 are of great importance (18, 19, 21). The above-mentioned may enrich basic knowledge of cancer biology and contribute to the elaboration of effective methods of gene therapy in the near future (12, 27). CONCLUSIONS 1. The expression of ras p21 in our material amounted to 39.82%, and indirectly indicated the heterogenity of factors involved in the carcinogenesis. 2. In case of adenocarcinomas, positive ras p21 expression was found significantly more frequently (p<0.05), in comparison to mucinous adenocarcinomas. 3. No correlation was observed between ras p21 expression and Dukes’ classification, pT feature and recurrence rate.


Ocena ekspresji białka p21ras w rakach jelita grubego

presji p21ras w wykrywaniu i monitorowaniu przebiegu leczenia raka jelita grubego. Ocena immunohistochemiczna ekspresji tego białka może być jednak przydatna, jako jednego z wielu czynników posiadających znaczenie diagnostyczno-prognostyczne. Karcynogeneza jest bowiem procesem bardzo złożonym, w którym uczestniczą liczne geny i produkty ich mutacji. Dlatego bardzo ważne znaczenie mają prowadzone badania innych parametrów molekularnych, jak genów APC, p53, cykliny D1, betakateniny czy p27 (18, 19, 21). Przyczyniają się one do poszerzenia wiedzy podstawowej o biologii nowotworów, jak też być może do opracowania w przyszłości efektywnych metod terapii genowej (12, 27).

799

WNIOSKI 1. Częstość występowania ekspresji białka p21ras we własnym materiale wynosi 39,82% i w sposób pośredni wskazuje na różnorodność czynników biorących udział w karcynogenezie. 2. W raku gruczołowym (adenocarcinoma) dodatnią ekspresję p21ras stwierdzano znamiennie częściej (p<0,05) niż w raku śluzotwórczym (adenocarcinoma mucinosum). 3. Nie obserwowano korelacji akumulacji białka p21ras ze stopniem zaawansowania raka w skali Dukesa ani z cechą pT w skali TNM, ani też z częstością obserwowanych nawrotów.

PIŚMIENNICTWO / REFERENCES 1. Zatoński W, Tyczyński J: Nowotwory złośliwe w Polsce w 1996 r. Centrum Onkologii – Instytut M. Skłodowskiej-Curie. Warszawa 1999. 2. Andreyev HJ, Norman AR, Cunningham D i wsp.: Kirsten ras mutations in patients with colorectal cancer: the multicenter „RASCAL” study. J Natl Cancer Inst 1998; 90: 675-84. 3. McCormick F: Ras-related proteins in signal transduction and growth control. Mol Reprod Dev 1995; 42: 500-06. 4. MinamotoT, Mai M, Ronai Z: K-ras mutation: early detection in molecular diagnosis and risk assessment of colorectal, pancreas and lung cancersa revive. Cancer Detect Prev 2000; 24: 1-12. 5. Campbell SL, Khosavi Far R, Rossmann KL: Increasing complexity of RAS signaling. Oncogene 1998; 17: 1395-1413. 6. James GL, Goldstein JL, Brown MS: Polylysine and CVIM sequences of K-RAS B dictate specifity of prenylation and confer resistence to benzodiazepine peptidomimetic in vitro. J Biol Chem 1995; 70: 6621-26. 7. Luo Y, Hurwitz J, Massague J: Cell-cycle inhibition by independent CDK and PCNA binding domains in p21Cip1. Nature1995; 375: 159-61. 8. Egssten S i wsp.: Raf-1 kinase, epidermal growth factor receptors and mutant ras proteins in colonic carcinomas. Dig Dis Sci 1996; 41: 1069-75. 9. MalkonenT: UV response of mammalian p53 tumor suppressor gene. Academic Dissertation, Haartman Institute, Department of Virology, University of Helsinki, Finland 1999. 10. Kelman Z: PCNA structufunctions and interactions. Oncogene 1997; 14: 629-40. 11. Trzeciak L., Przybyszewska M., NasierowskaGuttmejer A i wsp.: Mutacje K-RAS i p53 oraz akumulacja białka p53 w rakach jelita grubego. Nowotwory 2000; 50: 21-27.

12. Pasz-Walczak G, Kordek R, Faflik M: p21 (WAF) expression in colorectal cancer; correlation with P53 and cyclin D1expression, clinicopatological parameters and prognosis. Pathol Res Pract 2001; 179(10): 683-89. 13. Ponz de Leon M i wsp.: Identification of hereditary nonpolyposis colorectal cancer in general population. The 6-year experience of a population based registry. Cancer 1993; 332: 1521-22. 14. Hayashi Y i wsp.: Expression of EGF,EGF-receptor, p53, V-erbB and p21ras in colorectal neoplasms by immunostaining parafin- embadded tissue. Path Int 1994; 44: 124-30. 15. Pawłowska-Wakowicz B, Paluszkiewicz P, Karski J i wsp: Białko p21ras w rakach jelita grubego. Wiadomości Lekarskie 1997; L, supl. 1 cz. 1: 76-81. 16. Dzierżewicz Z, Kwapisz I, Orchel A i wsp.: Quantification of P21 mRNA in biopsy specimens of colon tissue at different stages of neoplastic transformation Folia Hitochem Cytobiol 2001; 39, supl 2: 169-70. 17. Ogawa M., Onoda N., Maeda K i wsp.: A combination analysis of p53 and p21 in gastric carcinoma as a strong indicator for prognosis. Int J Mol Med 2001; 7: 479-83. 18. Egilmez R, Elagoz S, Kanik EA: Cdkl/P34Cdc2 and p21waf expression in colorectal adenomas and carcinomas. J Exp Clin Cancer Res 2001; 20(4): 54952. 19. Schwander O, Brusch HP, Broll R: p21, p27,cyclin D1, and p53 in rectal cancer: immunohistology with prognostic significance? Int J Colorectal Dis 2002; 17(1): 11-19. 20. Karelia NH, Patel DD, Desai NS i wsp.: Prognostic significance of DNA aneuploidy and p21 ras oncoprotein expression in colorectal cancer and their role in the determination of treatment modalities. Int J Biol Markers 2001; 16(2): 97-104.


800

B. Okulczyk i wsp.

21. Chapusot C, Assem M, Martin L i wsp.: Expression de la proteine p21WAF/CIP1 dans les cancers colorectaux: etude de sa relation avec mutations du gene p53 et l’expression de la proteine p53 et de l’antigene Ki67.Pathol Biol 2001; 49(2): 115-23. 22. Sun XF i wsp.: Proliferating cell nuclear antigen (PCNA) in relation to ras,c-erbB-2, p53,clinicopathological variables and prognosis in colorectal adenocarcinoma. Int J Cancer 1996; 69: 5-8. 23. Mroczko B., Szmitkowski M., Okulczyk B: Granulocyte- colony stimulating factor (G-CSF) and macrophage colony stimulating factor (M-CSF) in colorectal cancer patients. Clin Chem Lab Med 2002; 40(4): 351-55.

24. Sidrannsky D i wsp.: Identification of ras oncogene mutations in the stool of patients with the curable colorectal tumors. Science 1992; 256: 102-05. 25. Okulczyk B, Piotrowski Z, Kovaltchuk O i wsp.: Evaluation of K-RAS gene in colorectal cancer. Folia Histoch Cytobiol 2003; 41(2): 97-100. 26. McKayJA, Douglas Joy J, Ross VG i wsp.: Analysis of key cell-cycle checkpoint proteins in colorectal tumours. J Pathol 2002; 196 (4): 386-93. 27. Di Paolo A, Danesi D, Caputo S i wsp.: Inhibition of protein farnesylation enhances the chemotherapeutic efficacy of the novel geranylgeranltransferase inhibitor BAL9611 in human colon cancer cells. Br J Cancer 2001; 849(11): 1535-43.

Pracę nadesłano: 14.04.2005 r. Adres autora: 15-276 Białystok, ul. M. Skłodowskiej-Curie 24A


POLSKI PRZEGLĄD CHIRURGICZNY 2005, 77, 8, 801–814

POWIKŁANIA SEPTYCZNE W CHIRURGII JELITA GRUBEGO SEPTIC COMPLICATIONS OF COLORECTAL SURGERY

PIOTR KAMIŃSKI, KRZYSZTOF BIELECKI Z Kliniki Chirurgii Ogólnej i Gastroenterologicznej CMKP w Warszawie (Department of General and Gastroenterological Surgery, Postgraduate Medical Education Center in Warsaw) Kierownik: prof. dr hab. K. Bielecki

Celem pracy była ocena bezpośrednich wyników leczenia operacyjnego chorób jelita grubego z uwzględnieniem różnic występujących między chorymi leczonymi z powodu nowotworu a operowanymi z powodu chorób nienowotworowych. Materiał i metodyka. Retrospektywna analiza wyników leczenia grupy 720 chorych operowanych z powodu nowotworu jelita grubego w porównaniu z grupą 404 chorych leczonych z powodu chorób nienowotworowych w latach 1988-2003. Wyniki. Resekcję chorego odcinka wykonywaliśmy częściej w grupie chorych z nowotworem jelita grubego (95,4% vs 83,2%; p<0,001). Pierwotne zespolenie jelitowe można było wykonać częściej u chorych leczonych z powodu nowotworu jelita grubego (69,7% vs 50,5%; p<0,002). Powikłania septyczne częściej obserwowaliśmy w grupie operowanych z powodu chorób nienowotworowych (24,7% vs 19,0%; p<0,05). Powikłania septyczne znamiennie częściej występowały po operacjach raka odbytnicy niż okrężnicy (23,5% vs 15,5%; p<0,01). Najczęstszym powikłaniem było zakażenie rany, które częściej dotyczyło operowanych z powodu chorób nienowotworowych (13,1% vs 9,4%; p<0,05). Nieszczelność zespolenia występowała jednakowo często w obu grupach (5,9%), ale wśród chorych z nowotworem częściej po operacjach raka odbytnicy niż okrężnicy (9,3% vs 4,5%; p<0,05). Śmiertelność okołooperacyjna była podobna w obu grupach (7,1% vs 7,9%). Wnioski. Powikłania pooperacyjne występują u ok. 31,9% chorych. Septyczne powikłania występują częściej u chorych operowanych z powodu choroby nienowotworowej oraz częściej po operacji raka odbytnicy niż raka okrężnicy. Słowa kluczowe: nowotowory jelita grubego, łagodne choroby jelita grubego, powikłania septyczne, nieszczelność zespolenia Aim of the study was to assess immediate results following surgical treatment of large bowel diseases, regarding differences occurring between patients operated, due to neoplastic lesions, and those subject to surgical intervention, due to non-neoplastic, benign diseases of the large bowel. Material and methods. Retrospective analysis considering the treatment of 720 patients operated, due to colorectal carcinoma, in comparison to results following the surgical treatment of 404 patients diagnosed with non-neoplastic lesions, during the period between 1988-2003. Results. The resection of the affected part of the bowel was performed more commonly in the group of patients with colorectal carcinoma (95.4% vs 83.2%; p<0.001). Primary bowel anastomosis was created more frequently in patients treated, due to colorectal carcinomas (69.7% vs 50.5%; p<0.002). Septic complications were observed more often in patients following surgical intervention, due to non-neoplastic lesions (24.7% vs 19.0%; p<0.05). Septic complications were significantly more frequent after rectal cancer surgery, in comparison to colon cancer surgery (23.5% vs 15.5%; p<0.01). Wound infections were the most common complication, and more frequent amongst patients operated, due to non-neoplastic lesions (13.1% vs 9.4%; p<0.05). The rate of anastomotic leakage was the same, considering both groups (5.9%), although being higher after rectal cancer surgery, in comparison to colon cancer (9.3% vs 4.5%; p<0.05). The mortality rate was similar in both groups (7.1% vs 7.9%).


802

P. Kamiński, K. Bielecki

Conclusions. Postoperative complications after colorectal surgery occur in 31.9% of patients. Septic complications are manifested more often after operations, due to non-neoplastic diseases, and amongst patients following rectal cancer surgery. Key words: colorectal cancer neoplasms, benign diseases of the large bowel, septic complications, anastomotic leakage

Mimo rozwoju ulepszonych technik operacyjnych, wprowadzenia antybiotyków o szerokim zakresie działania oraz postępów w udoskonalaniu opieki nad krytycznie chorymi, chirurgia jelita grubego nadal pozostaje dużym wyzwaniem w leczeniu chorych, zwłaszcza w podeszłym wieku ze współistniejącymi chorobami układu oddechowego i krążenia. Powikłania po operacjach planowych występują u ok. 11,9-41% chorych (1-5). Po operacjach wykonywanych w trybie pilnym są częstsze, u ok. 39,3-72% chorych, szczególnie po zabiegach z powodu przedziurawienia jelita grubego (6-13). Ocenia się, iż powikłania septyczne występują u ok. 7-23% chorych operowanych planowo oraz u ok. 23,6-34,2% chorych operowanych w trybie pilnym (8, 9, 14-17). Powikłania septyczne można podzielić na układowe wymagające leczenia zachowawczego (zakażenie dróg oddechowych, zakażenie dróg moczowych) i powikłania chirurgiczne, brzuszne, często wymagające leczenia operacyjnego: zakażenie rany, wytrzewienie, nieszczelność zespolenia, ropień śródotrzewnowy, zakażenie ogólne (13, 18, 19). Powikłania brzuszne występują u ok. 15-22% chorych (5, 13, 19). Celem pracy było przedstawienie wyników leczenia operacyjnego chorób jelita grubego w naszej klinice ze zwróceniem uwagi na różnice jakie występują w okresie pooperacyjnym między chorymi operowanymi z powodu nowotworu okrężnicy lub odbytnicy a pacjentami operowanymi z powodu chorób nienowotworowych.

Despite the development of improved surgical techniques, introduction of broad-spectrum antibiotics and advances in critical care, colorectal surgery continues to present a challenge, particularly in elderly patients with underlying respiratory and cardiac diseases. Postoperative complications are common occurring in 11.9-41% of patients after elective colorectal surgery (1- 5). The rate of complications is higher amounting to 39.3-72%, considering patients after emergency operations, especially because of bowel perforation (6-13). It is estimated that septic complications occur in 7-23% of patients following elective and 23.6-34.2% following emergency surgery (8, 9, 14-17). Septic complications may be divided into systemic (respiratory tract infections, urinary tract infections) treated conservatively, and abdominal, surgical complications, such as wound infection, wound dehiscence, anastomotic leakage, intraperitoneal abscess, peritonitis, septicaemia, which commonly require reoperation (13, 18, 19). Abdominal complications occur in 15-22% of patients (5, 13, 19). The aim of this study was to present surgical treatment results, considering large bowel diseases, and to assess differences in the postoperative course, which occurred between patients subject to surgical intervention because of colorectal carcinoma, and patients operated, due to non-neoplastic diseases of the large bowel.

MATERIAŁ I METODYKA

During the period between 1988-2003, we operated 1124 patients, due to large bowel diseases. Patients were divided into two groups. Group 1 comprised 720 patients following surgical treatment of colorectal carcinomas. Group 2 comprised 404 patients operated on because of non-neoplastic, benign, large bowel diseases. The medical records of these patients were retrospectively reviewed, and the following were considered: patient age, gender, in-

W latach 1988-2003 operowano 1124 osoby z powodu chorób jelita grubego. Chorych podzieliliśmy na dwie grupy: grupa 1 – chorzy operowani z powodu nowotworu jelita grubego – 720 osób i grupa 2 – chorzy operowani z powodu chorób nienowotworowych – 404 osoby. Przejrzano wszystkie historie chorób zbierając dane dotyczące płci, wieku chorych, wska-

MATERIAL AND METHODS


Powikłania septyczne w chirurgii jelita grubego

zań do leczenia operacyjnego, trybu przeprowadzenia operacji, sposobów leczenia operacyjnego, stopnia zaawansowania klinicznego raka według klasyfikacji Astlera i Collera, powikłań pooperacyjnych i metod ich leczenia oraz zgonów. Porównywane wskaźniki oceniliśmy za pomocą testu znamienności statystycznej różnicy średnich arytmetycznych, testu znamienności różnicy proporcji oraz rozkładu chi2 . Za istotny statystycznie przyjęliśmy poziom znamienności 0,05. Operację pilną określiliśmy jako wykonaną u chorego z objawami ostrego brzucha spowodowanymi niedrożnością lub przedziurawieniem przewodu pokarmowego przeprowadzoną bez przygotowania jelita w czasie 24 godzin po przyjęciu do szpitala, po wykonaniu podstawowych badań krwi, usg brzucha, zdjęć rentgenowskich klatki piersiowej i brzucha, po krótkiej resuscytacji i wyrównaniu niedoborów elektrolitowych. Planowe operacje wykonywane były po przygotowaniu jelita za pomocą preparatów X-praep lub Fortrans podawanych w przeddzień zabiegu z wyjątkiem chorych operowanych z powodu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego. Wszyscy chorzy otrzymywali profilaktycznie antybiotyki o szerokim zakresie działania podawane w czasie indukcji do znieczulenia i powtarzane co 8 godzin w dniu operacji. W przypadkach dużego śródoperacyjnego skażenia otrzewnej podawaliśmy antybiotyki przez trzy dni. Wykonane operacje podzieliliśmy na trzy grupy: 1) resekcja jelita z wykonaniem pierwotnego zespolenia – hemikolektomia prawo- lub lewostronna, wycięcie esicy, kolektomia subtotalna lub całkowita, przednie odjęcie odbytnicy, odtwórcza proktokolektomia; 2) resekcja zajętego odcinka jelita bez wykonania zespolenia – operacja Hartmanna, brzuszno-kroczowe odjęcie odbytnicy, proktokolektomia z ileostomią końcową Brooke’a, subtotalna lub całkowita kolektomia z ileostomią, hemikolektomia prawostronna z ileostomią; 3) zabiegi, w których nie wykonywaliśmy resekcji jelita – miejscowe wycięcie zmiany, kolostomia, laparotomia, zespolenie omijające, odtworzenie ciągłości jelita grubego, detorsja esicy, szew miejsca uszkodzenia jelita, uwolnienie zrostów.

803

dications towards surgical treatment, duration of surgery, surgical procedure performed, stage of malignant disease, according to Astler’s and Coller’s classification, postoperative complications and deaths. Compared parameters were evaluated by means of Chi-square analysis, as well as tests considering statistical significance of means and proportions. P values less than 0.05 were considered as statistically significant. Emergency surgery was performed in case the patient presented with an acute abdomen caused by obstruction or perforation, and underwent emergency intervention without bowel preparation within 24 hours since admission. The following were performed, prior to the procedure: routine blood examination, abdominal ultrasound, chest and abdominal Xray examinations, short resuscitation, and fluid and electrolyte supplementation. Elective operations were performed after bowel preparation. We rinsed the intestine with X-prep or Fortrans the day before the operation in all patients, except those operated on because of ulcerative colitis. All patients received antibiotic prophylaxis with broad-spectrum antibiotics administered intravenously upon anesthesia induction, and two further doses administered every 8 hours on the day of the operation. In case of significant operative peritoneal contamination, antibiotics were administered for a period of 3 days. Performed surgical procedures were divided into three groups: 1) resection of the affected part of the large bowel and primary anastomosis – right or left hemicolectomy, sigmoid resection, subtotal or total colectomy, anterior rectal resection, restorative proctocolectomy; 2) resection of the affected part of the bowel without anastomosis – Hartmann’s operation, abdominoperineal rectal resection, proctocolectomy with terminal ileostomy, according to Brooke, subtotal or total colectomy and terminal ileostomy, right hemicolectomy and terminal ileostomy; 3) procedures without bowel resection – local excision, colostomy, laparotomy, bypass anastomosis, reconstruction of large bowel continuity, solution of adhesions, sigmoid detorsion. Wound infections were recognized if pus collection was present.


804

P. Kamiński, K. Bielecki

Zakażenie rany rozpoznawaliśmy stwierdzając zbiornik ropny w obrębie rany. Nieszczelność zespolenia rozpoznawaliśmy jeśli: 1) był kałowy wyciek przez kanał po drenie, 2) w okresie pooperacyjnym występowało zapalenie otrzewnej wymagające reoperacji i stwierdzono nieszczelność w czasie tego zabiegu, 3) badanie usg brzucha, a w ostatnim okresie tomografia komputerowa brzucha, wykazały zbiornik płynu w pobliżu zespolenia, a nakłucie potwierdzało obecność ropnego płynu, 4) diagnostyczny wlew doodbytniczy z użyciem rozpuszczalnego w wodzie kontrastu wykazał wylewanie się środka cieniującego poza światło jelita. Ropień śródotrzewnowy określano jako zbiornik ropny, którego obecność potwierdzono w czasie relaparotomii lub drenażu przezskórnego. Zgon chorego w czasie 30 dni po operacji określono jako śmiertelność okołooperacyjną. WYNIKI Leczyliśmy operacyjnie 1124 chorych (562 kobiety i 562 mężczyzn) w wieku od 18 do 95 lat, średnio 50,9 lat. Choroby nowotworowe jelita grubego były przyczyną operacji u 720 chorych (333 kobiet i 387 mężczyzn) w wieku od 20 do 95 lat, średnio 62,8 lat. Choroby nienowotworowe były wskazaniem do operacji u 404 chorych (229 kobiet i 175 mężczyzn) w wieku od 18 do 88 lat, średnio 45,2 lat. Większość chorych operowanych z powodu nowotworu stanowili ludzie starsi, powyżej 60 lat życia – 445 (61,8%) chorych, a wśród pacjentów leczonych z powodu chorób nienowotworowych grupa ludzi starszych była najmniej liczna – 106 (26,2%) chorych. Różnica ta jest wysoce znamienna statystycznie (p<0,001). Zaledwie 43 (5,9%) chorych leczonych z powodu nowotworu miało mniej niż 40 lat życia, a wśród pacjentów operowanych z powodu innych chorób jelita grubego grupę ludzi młodych stanowiło 143 (35,4%) chorych. Różnica ta również jest wysoce znamienna statystycznie (p<0,001). Chorzy w średnim (41-60 lat) wieku również stanowili liczniejszą grupę wśród chorych operowanych z powodu chorób nienowotworowych niż wśród leczonych z powodu nowotworu – odpowiednio 38,4% i 32,2% (p<0,05). Tabele 1 i 2 przedstawiają wskazania do operacji. Najliczniejszą grupę wśród leczonych

Anastomotic leakage was considered to be present if: 1) the feculent discharge from the drain was present, 2) the patient developed signs of peritonitis during the postoperative period, which required reoperation and the leak was identified during surgery, 3) abdominal ultrasound and computed tomography demonstrated fluid collection in the proximity of the anastomosis, and this was punctered yielding a purulent fluid, 4) enema with water soluble medium demonstrated translocation of contrast behind the bowel lumen. An intraperitoneal abscess was defined as an intraabdominal collection of pus verified during reoperation or by percutaneous drainage. Postoperative mortality was defined as death within 30 days of the operation. RESULTS We operated 1124 patients (562 female and 562 male), their age ranging between 18 and 95 years (mean age – 50.9 years). Neoplastic diseases of the large bowel were diagnosed in 720 patients (333 female and 387 male), their age ranging between 20 and 95 years (mean age- 62.8 years). Benign, non-neoplastic diseases of the large bowel, requiring surgery were diagnosed in 404 patients (229 female and 175 male), aged between 18 and 88 years (mean age-45.2 years). The elderly (>60 years) comprised the largest group of patients requiring surgical intervention, due to neoplastic diseases - 445 (61.8%), and the smallest group operated because of non-neoplastic diseases – 106 (26.2%). This difference was highly statistically significant (p<0.001). Only 43 (5.9%) patients treated surgically because of neoplastic diseases were younger than 40 years, although in case of Group 2 the above-mentioned age interval comprised 143 (35.4%) patients. This difference was highly statistically significant, as well (p<0.001). Also, middle age subjects (41 – 60 years) comprised the bigger part of patients treated surgically because of non-neoplastic diseases – 38.4% and 32.2%, respectively (p<0.05). Tables 1 and 2 presented indications towards surgery. Patients operated because of colorectal cancer comprised the biggest part of Group 1 – 664 (92.2%)(colonic cancer – 372 patients, rectal cancer – 292 patients). Emergency surgery was performed in 101(14%) patients, due to large bowel obstruction (80 patients),


805

Powikłania septyczne w chirurgii jelita grubego Tabela 1. Nowotwory jelita grubego leczone operacyjnie Table 1. Colorectal neoplasms treated surgically

Nowotwór / Neoplasm Rak / cancer Inne nowotwory z³oœliwe / other malignant neoplasm Gruczolaki / adenomas Mnoga polipowatoœæ rodzinna jelita grubego / familiar adenomatous polyposis Razem / total

Okrê¿nica / Colon Odbytnica / Rectum 372 292 7 4 14 19 8 4 401

319

Razem / Total 664 11 33 12* 720

* U 8 chorych stwierdzono pojedyncze polipy w obrębie odbytnicy – wykonano u nich kolektomię z pierwotnym zespoleniem krętniczo-odbytniczym. U pozostałych 4 chorych wykonano proktokolektomię odtwórczą z wykonaniem zbiornika jelitowego / singular polyps were identified in the rectum of 8 patients – colectomy with primary ileo-rectal anastomosis was performed in each of them. Restorative proctocolectomy with intestinal pouch was performed in the remaining 4 cases

Tabela 2. Nienowotworowe choroby jelita grubego leczone operacyjnie Table 2. Non-neoplastic diseases of the large bowel treated surgically

Nieswoiste zapalenie jelita grubego / inflammatory bowel disease Uchy³kowatoœæ okrê¿nicy / diverticular disease Odtworzenie ci¹g³oœci jelita grubego / reconstruction of large bowel continuity Niedro¿noœæ jelita grubego / large bowel obstruction Przedziurawienie jelita grubego / large bowel perforation Nawykowe zaparcie (colonic inertia, megacolon) / habitual constipation (colonic inertia, megacolon) Inne choroby jelita grubego / other diseases of the large bowel Razem / total

z powodu nowotworu stanowili pacjenci operowani z powodu raka – 664 (92,2%) chorych (rak okrężnicy – 372 chorych, rak odbytnicy – 292 chorych). 101 (14%) chorych było operowanych w trybie pilnym najczęściej z powodu niedrożności – 80 chorych i przedziurawienia jelita grubego – 15 chorych. Ponadto u 11 chorych operowanych z powodu niedrożności obserwowaliśmy współistniejące przedziurawienie jelita. Krwotok z dolnego odcinka przewodu pokarmowego był przyczyną pilnej operacji u 6 chorych. Większość, 382 (57,5%) chorych, miało zaawansowaną chorobę nowotworową w stopniu C i D według klasyfikacji Astlera i Collera. Zaledwie 25 (3,7%) chorych miało raka mało zaawansowanego w stopniu A. Nieswoiste choroby zapalne jelita grubego były najczęstszą przyczyną operacji w grupie chorych nienowotworowych – 149 pacjentów (choroba Crohna – 71 chorych i wrzodziejące zapalenie jelita grubego – 78 chorych). Powikłania uchyłkowatości okrężnicy i odtworzenie ciągłości jelita grubego to następne większe grupy (odpowiednio: 64 i 59 chorych). Operacja była wykonywana w trybie pilnym u 94 (23,3%) chorych najczęściej z powodu zapalenia otrzewnej w

Liczba chorych / Number of patients 149 64 59 23 19 25 65 404

bowel perforation (15 patients) and hemorrhage from the lower part of the gastrointestinal tract (6 patients). Moreover, during the operation performed due to obstruction coexisting bowel perforation was noted in 11 patients. Stages C and D of colorectal cancer, according to Astler’s and Coller’s classification were diagnosed in 382 (57.5%) of 664 patients. Only 25 (3.7%) were diagnosed with stage A. Non-specific inflammatory bowel diseases were the most common indications towards surgery in Group 2 – 149 patients (Crohn’s disease – 71 patients and ulcerative colitis – 78 patients). Complications following diverticular colon disease and reconstruction of large bowel continuity were the other common causes of surgical intervention – 64 and 59 patients, respectively. Emergency surgery was performed in 94 (23.3%) patients, most often attributed to peritonitis due to perforation or necrosis of the bowel wall – 56 patients. Large bowel obstruction due to inflammatory tumours, colonic torsion or adhesions, were an indication to perform surgery in 31 patients. Moreover, four patients were operated because of toxic megacolon during the course of ulcerative colitis, and


806

P. Kamiński, K. Bielecki

następstwie przedziurawienia lub martwicy ściany jelita – 56 chorych. Niedrożność przewodu pokarmowego z powodu guza zapalnego, skrętu jelita lub zrostów była przyczyną pilnej operacji u 31 chorych. Ponadto 4 chorych operowaliśmy w trybie pilnym z powodu megacolon toxicum w przebiegu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego oraz trzech z powodu krwotoku. Wśród przyczyn określonych jako „inne” największe grupy stanowili pacjenci operowani z powodu wypadania odbytnicy – 13 chorych, przetoki jelitowo-skórnej 9 chorych, ostrego niedokrwienia jelita – 7 chorych, zwężenia jelita grubego – 4 chorych i angiodysplazji jelita – 4 chorych. Tabela 3 przedstawia sposoby leczenia operacyjnego. Wycięcie chorego odcinka jelita i pierwotne zespolenie wykonywaliśmy częściej u chorych leczonych z powodu nowotworu (69,7%) niż u operowanych z powodu chorób nienowotworowych (50,5%). Różnica ta jest wysoce znamienna statystycznie (p<0,002). W grupie chorych leczonych z powodu nowotworu kończyliśmy operację założeniem zespolenia pierwotnego znamiennie częściej (p<0,001) u pacjentów leczonych z powodu nowotworu okrężnicy (87,5%) niż u leczonych z powodu guza odbytnicy (47,3%). Wycięcie zajętego odcinka jelita zakończone założeniem kolostomii końcowej na odcinku proksymalnym okrężnicy lub ileostomii końcowej sposobem Brookes’a oraz zamknięciem obwodowego odcinka jelita lub usunięciem odbytnicy częściej wykonywaliśmy u pacjentów leczonych z powodu chorób nienowotworowych (32,7%) niż u operowanych z powodu nowotworu (25,7%). Różnica ta jest znamienna statystycznie (p<0,05). Natomiast w grupie operowanych z powodu nowotworu

three because of hemorrhage. Within indications for surgery, defined as „miscellaneous „ the biggest group comprised patients operated because of rectal prolapse – 13, intestino-cutaneous fistula – 9, acute intestinal ischemia – 7, colonic stenosis – 4 and angiodysplasia – 4. Table 3 presented the methods of surgical treatment. Resection of the affected part of the bowel and primary anastomosis were performed more often in patients treated because of a neoplasm (69.7%), n comparison to patients operated, due to non-neoplastic diseases (50.5%). This difference was highly statistically significant (p<0.002). Considering group 1 patients, primary anastomosis was significantly (p<0.001) more often performed, due to colon neoplasms (87.5%), in comparison to rectal neoplasms (47.3%). Resection of the affected part of the bowel ended with proximal colostomy or terminal ileostomy, according to Brooke’s method, and closure of the peripheral stump of the bowel or complete rectal removal. These were performed more often in patients treated surgically, due to non-neoplastic diseases (32.7%), in comparison to patients operated because of colorectal neoplasms (25.7%). This difference was statistically significant (p<0.05). Amongst group 1 patients this type of surgery was considerably more often performed in patients undergoing surgery, due to rectal neoplasms (45.8%), in comparison to patients operated on because of colon neoplasms – 9.7% (p<0.001). During the postoperative period, 359 (31.9%) patients developed complications. The complication rates were similar in both groups (31.5 vs 32.7%) – tab. 4. Complications occurred significantly more often amongst patients operated, due to rectal neoplasms (37.3%), in

Tabela 3. Rodzaje leczenia operacyjnego chorób jelita grubego Table 3. Types of surgical treatment in case of large bowel diseases

Resekcja + zespolenie pierwotne / resection + primary anastomosis Resekcja bez zespolenia / resection without anastomosis Zabiegi nieresekcyjne / non resectional procedures * p < 0,05, ** p < 0,002, *** p < 0,001

n % n % n %

Nowotwory – 720 chorych / Neoplasm – 720 patients okrê¿nica / odbytnica / razem / colon rectum total 401 319 720 351 151 502 87,5 *** 47,3 *** 69,7 ** 39 146 185 9,7 *** 45,8 *** 25,7 * 11 22 33 2,7 6,9 4,6**

Choroby nienowotworowe – 404 chorych / Non-neoplastic diseases – 404 patients 204 50,5 ** 132 32,7 * 68 16,8 **


807

Powikłania septyczne w chirurgii jelita grubego

zabieg ten był wykonywany znacznie częściej u chorych leczonych z powodu nowotworu odbytnicy (45,8%) niż z powodu nowotworu okrężnicy – 9,7% chorych (p<0,001). Powikłania w okresie pooperacyjnym wystąpiły u 359 (31,9%) chorych; podobnie często wśród leczonych z powodu nowotworu (31,5%), jak i wśród operowanych z powodu chorób nienowotworowych (32,7%) – tab. 4. Powikłania znamiennie częściej występowały wśród chorych operowanych z powodu nowotworu odbytnicy (37,3%) niż wśród operowanych z powodu nowotworu okrężnicy (26,9%) (p<0,005). Powikłania septyczne wystąpiły u 237 (23,1%) chorych, znamiennie statystycznie (p<0,05) częściej u pacjentów operowanych z powodu chorób nienowotworowych (24,7%) niż u leczonych z powodu nowotworu (19,0%). Powikłania septyczne znacznie częściej występowały po operacjach nowotworu odbytnicy niż nowotworu okrężnicy (odpowiednio 23,5% i 15,5%, p<0,01). Najczęstsze powikłania septyczne przedstawia tab. 5. Zakażenie rany znamien-

comparison to those treated due to colon neoplasms (26.9%) (p<0.005). Septic complications occurred in 237 (23.1%) patients, significantly (p<0.05) more often amongst patients operated because of non-neoplastic diseases (24.7%), in comparison to those treated due to colorectal neoplasms (19%). Septic complications were considerably more frequent after operations performed due to rectal than colon neoplasms (23.5% and 15.5%, respectively; p<0.01). Table 5 presented the most frequent septic complications. Wound infections were observed significantly (p<0.05) more often amongst patients operated on because of non-neoplastic, benign diseases. In case of patients treated because of colorectal neoplasms it was significantly (p<0.005) more frequent after rectal neoplastic surgery (13.2%), in comparison to colonic surgery (6.5%). Anastomotic leakage occurred similarly often in both groups of patients (5.9%), being significantly (p<0.05) more frequent amongst patients after rectal surgery (9.3%), in comparison to colonic surgery (4.5%).

Tabela 4. Częstość występowania powikłań po operacjach jelita grubego Table 4. Frequency of complications after colorectal surgery

Liczba chorych z powik³aniami / number of patients with complications Liczba chorych z powik³aniami septycznymi / number of patients with septic complications

n % n %

Nowotwory / Neoplasm okrê¿nica / odbytnica / razem / colon rectum total 401 319 720 108 119 227 26,9 *** 37,3 *** 31,5 62 15,5 **

75 23,5 **

137 19,0 *

Choroby nienowotworowe / Non-neoplastic diseases 132 32,7 100 24,7 *

* p < 0,05, ** p < 0,01, *** p < 0,005

Tabela 5. Najczęstsze powikłania septyczne Table 5. The most common septic complications

Liczba chorych / number of patients Zaka¿enie rany / wound infection Nieszczelnoœæ zespolenia / anastomotic leakage Ropieñ œródotrzewnowy / intraperitoneal abscess Zaka¿enie ogólne / sepsis Inne / others * p < 0,05, ** p < 0,005

n

Nowotwory / Neoplasm okrê¿nica / odbytnica / razem / colon rectum total 401 319 720

n % n % n % n % n

26 42 68 6,5 ** 13,2 ** 9,4 * 16 z / of 351 14 z / of 151 30 z / of 502 4,5 * 9,3 * 5,9 9 14 23 2,2 4,4 3,2 18 7 25 4,5 2,2 3,5 16 16 32

Choroby nienowotworowe / Non-neoplastic diseases 404 53 13,1 * 12 z / of 204 5,9 9 2,2 18 4,4 17


808

P. Kamiński, K. Bielecki

nie (p<0,05) częściej występowało u operowanych z powodu chorób nienowotworowych. Natomiast wśród leczonych z powodu nowotworu znamiennie (p<0,005) częściej występowało po operacjach nowotworu odbytnicy (13,2%) niż po usunięciu guza okrężnicy (6,5%). Nieszczelność zespolenia występowała jednakowo często w obu grupach chorych (5,9%), ale znamiennie (p<0,05) częściej u chorych operowanych z powodu nowotworu odbytnicy (9,3%) niż u operowanych z powodu nowotworu okrężnicy (4,5%). Tabela 6 przedstawia występowanie powikłań septycznych w zależności od operacji. Były

Table 6 presented the occurrence of septic complications, according to the type of operation performed. The frequency of septic complications was similar in both groups of patients who underwent primary resection without bowel anastomosis (about 32%) and after nonresectional procedures. Septic complications were significantly (p<0.05) more frequent amongst patients who underwent bowel resection and primary anastomosis due to benign diseases (21.6%), in comparison to patients who underwent surgery, due to colorectal neoplasms (14.5%). Septic complications contributed to reoperations in 98 (9.6%) patients.

Tabela 6. Częstość występowania powikłań septycznych w zależności od rodzaju wykonanej operacji jelita grubego Table 6. Frequency of septic complications, depending on the type of colorectal surgery performed

Resekcja + zespolenie pierwotne / resection + primary anastomosis Liczba chorych z powik³aniami septycznymi / number of patients with septic complications Resekcja bez zespolenia / resection without anastomosis Liczba chorych z powik³aniami septycznymi / number of patients with septic complications Zabiegi nieresekcyjne / non resectional procedures Liczba chorych z powik³aniami septycznymi / number of patients with septic complications

n

Nowotwory / Neoplasm 502

Choroby nienowotworowe / Non-neoplastic diseases 204

n % n n % n n %

73 14,5 * 185 59 31,9 33 5 15,1

44 21,6 * 132 43 32,6 68 13 19,1

* p < 0,05

one jednakowo częste w obu grupach chorych po zabiegach resekcyjnych bez wykonania pierwotnego zespolenia jelitowego (ok. 32%) oraz po zabiegach nieresekcyjnych. Wykonanie pierwotnego zespolenia jelitowego po wycięciu zajętego odcinka jelita obciążone było znamiennie statystycznie (p<0,05) większym odsetkiem powikłań septycznych u chorych operowanych z powodu chorób nienowotworowych (21,6%) niż u operowanych z powodu nowotworu (14,5%). Powikłania septyczne były przyczyną reoperacji u 98 (9,6%) chorych. Ponowne operacje były wykonane u 66 (48,2%) spośród 137 chorych leczonych z powodu nowotworu i u 32 (32,0%) spośród 100 chorych leczonych operacyjnie z powodu chorób nienowotworowych, u których wystąpiły powikłania septyczne. Najczęstsze operacje to: opróżnienie i sączkowanie ropnia śródotrzewnowego – 22 chorych, operacje spowodowane nieszczelnością zespolenia jelitowego u 22 spośród 42 chorych, ponowne zamknięcie powłoki

Reoperations were performed in 66 (48.2%) of 137 patients treated, due to neoplasms, and in 32 (32%) of 100 patients treated because of benign diseases, followed by septic complications. The most frequent procedures were as follows: evacuation and drainage of an intraperitoneal abscess – 22 patients, operations caused by anastomotic leakage in 22 of 42 patients, abdominal closure due to evisceration– 14 patients. Anastomotic leakage contributed to the death of 11 (26.2%) of 42 patients. Postoperative mortality amongst patients who did not suffer anastomotic leak was much lower– 27 (4.1%) of 664 patients. This difference was highly statistically significant (p<0.002). The results of anastomotic leakage were less fatal amongst patients operated, due to benign diseases – 1 (8.3%) of 12 patients. Amongst patients operated, due to colorectal neoplasms anastomotic leak contributed to the death of 10/30 (33.3%) patients. This difference was statistically insignificant (p<0.1).


Powikłania septyczne w chirurgii jelita grubego

brzusznej u 14 chorych z wytrzewieniem. Nieszczelność zespolenia doprowadziła do zgonu 11 (26,2%) spośród 42 chorych. Śmiertelność okołooperacyjna wśród chorych, którzy nie mieli nieszczelności zespolenia, była znacznie niższa – zmarło 27 (4,1%) spośród 664 pacjentów. Różnica ta jest wysoce znamienna statystycznie (p<0,002). Skutki nieszczelności zespolenia były mniej groźne u osób operowanych z powodu chorób nienowotworowych – zmarł jeden (8,3%) spośród 12 chorych. Wśród pacjentów operowanych z powodu nowotworu nieszczelność zespolenia była przyczyną zgonu u 10 (33,3%) spośród 30 chorych. Różnica ta nie jest istotna statystycznie (p<0,1). Chorych, u których objawy nieszczelności były mniej nasilone leczyliśmy zachowawczo stosując żywienie pozajelitowe – wyleczono 18 (90%) spośród 20 chorych. Burzliwe objawy nieszczelności zespolenia były wskazaniem do leczenia operacyjnego – zmarło 9 (40,9%) spośród 22 chorych. Wynikało to z dużego skażenia otrzewnej, a również z powodu opóźnionego rozpoznania nieszczelności u części chorych, którzy demonstrowali głównie objawy załamania wydolności układu krążenia. Śmiertelność okołooperacyjna była podobna w obu grupach chorych. Zmarło 51 (7,1%) spośród 720 chorych operowanych z powodu nowotworu oraz 32 (7,9%) spośród 404 pacjentów operowanych z powodu nienowotworowych chorób jelita grubego. Tryb wykonania oraz rodzaj operacji i wiek chorych miały istotny wpływ na wyniki leczenia. W grupie chorych z nowotworem zmarło 18 (17,3%) spośród 104 operowanych w trybie pilnym i 33 (5,3%) spośród 616 operowanych planowo. Różnica ta jest istotna statystycznie (p<0,002). W grupie leczonych z powodu chorób nienowotworowych zmarło 25 (26,6%) spośród 94 chorych operowanych w trybie pilnym i 7 (2,2%) spośród 310 chorych operowanych planowo. Różnica ta jest wysoce znamienna statystycznie (p<0,001). Porównanie obu grup chorych wykazuje, że nie było różnicy istotnej statystycznie w częstości zgonów między operowanymi z powodu nowotworów a leczonymi z powodu chorób nienowotworowych w trybie pilnym (odpowiednio 17,3% i 26,6%; p<0,1). Natomiast wśród chorych operowanych planowo śmiertelność w grupie nowotworowej (5,3%) była znamiennie statystycznie większa niż wśród operowanych z powodu chorób łagodnych (2,2%) – p<0,05.

809

Patients with mild signs of anastomotic leakage were treated conservatively by means of parenteral nutrition – 18 (90%) of 20 patients recovered. Patients with severe or fulminant signs of anastomotic leak were treated surgically – nine (40.9%) of 22 patients died. This partially resulted with significant peritoneal contamination producing severe peritonitis or delayed diagnosis of leakage in some patients who presented mainly with signs of severe cardiovascular system collapse. Postoperative mortality was similar in both groups of patients – 7.1% amongst patients operated on because of colorectal neoplasms, and 7.9% among patients treated, due to benign diseases. Treatment results were influenced by the duration of the operation, type of operation and patient age. Much higher postoperative mortality was noted in patients subject to emergency surgery, due to colorectal neoplasms, in comparison to electively operated subjects (18 of 104 patients – 17.3% vs 33 of 616 patients – 5.3%, respectively). This difference was highly statistically significant (p<0.002). Similarly, a much higher mortality was observed in case of patients undergoing emergency surgery, due to benign diseases, in comparison to patients operated electively (25 of 94 patients – 26.6% vs 7 of 310 patients – 2.2%, respectively). This difference was highly significant, as well (p<0.001). The comparison of both groups of patients revealed that differences between postoperative mortality rates of patients undergoing emergency surgery were statistically insignificant (17.3% vs 26.6% respectively; p<0.1). On the other hand, amongst patients operated electively, the mortality rate was much higher in those treated, due to colorectal neoplasms, in comparison to subjects operated due to benign diseases (5.3% vs 2.2%, respectively; p<0.05). Table 7 presented the interdependence of mortality rates and type of surgery performed. There were no significant differences between both groups of patients, regarding mortality rates after resection and primary bowel anastomosis, as well as after bowel resection without anastomosis. However, the type of surgery performed significantly influenced mortality rates within both groups of patients. It was noted amongst patients treated because of neoplasms that 25 (5%) of 502 patients died after bowel resection and primary anastomosis, in comparison to 23 (12.4%) of 185 patients


810

P. Kamiński, K. Bielecki Tabela 7. Zależność częstości zgonów od rodzaju operacji Table 7. Mortality rate depending on the type of colorectal surgery performed

Resekcja + zespolenie / Resection + anastomosis n Nowotwory / neoplasm Inne choroby / other diseases

502 204

zgony / deaths n % 25 5,0 ** 13 6,4 *

Resekcja bez zespolenia / Resection without anastomosis zgony / deaths n n % 185 23 12,4 ** 132 16 12,1 *

Zabiegi nieresekcyjne / Non resectional procedures n 33 68

zgony / deaths n % 3 9,1 3 4,4

* p < 0,05, ** p < 0,002

Tabela 7 przedstawia zależność częstości zgonów od rodzaju wykonanej operacji. Nie było istotnych różnic między grupami chorych co do częstości zgonów po resekcjach z wykonaniem zespolenia, jak i po resekcji jelita bez wykonania zespolenia. Rodzaj operacji miał natomiast istotny wpływ na częstość zgonów w obrębie obu grup chorych. W grupie chorych nowotworowych zmarło 25 (5%) spośród 502 pacjentów leczonych resekcją jelita z wykonaniem zespolenia pierwotnego i 23 (12,4%) spośród 185 pacjentów, u których wycięto chory odcinek jelita, ale nie wykonano zespolenia. Różnica ta jest wysoce istotna statystycznie (p<0,002). Podobnie w grupie osób leczonych z powodu chorób nienowotworowych śmiertelność po resekcji jelita bez wykonania zespolenia (12,1%) była znamiennie (p<0,05) statystycznie większa niż po operacji wycięcia jelita zakończonej wykonaniem pierwotnego zespolenia (6,4%). Śmiertelność okołooperacyjna była podobna wśród młodych chorych w wieku do 40 lat życia (2,4% w grupie nowotworowej i 1,4% w grupie chorych nienowotworowych) oraz wśród chorych w średnim wieku w granicach 41-60 lat życia (odpowiednio 3,4% i 5,2%). Natomiast wśród chorych starszych, w wieku powyżej 60 lat życia, śmiertelność była znacznie większa w grupie operowanych z powodu chorób nienowotworowych. Zmarło 42 (9,4%) spośród 445 starszych chorych operowanych z powodu nowotworu i 22 (20,7%) spośród 106 chorych leczonych operacyjnie z powodu chorób nienowotworowych jelita grubego. Różnica ta jest wysoce znamienna statystycznie (p<0,002). OMÓWIENIE Powikłania septyczne występujące po operacjach jelita grubego stanowią duże zagrożenie dla chorego. Obserwowaliśmy je u 237

who died after resection of the affected part of the bowel, although without anastomosis. This difference was highly statistically significant (p<0.002). Similarly, in the group of patients operated because of benign diseases the mortality rate after bowel resection without anastomosis (12.1%) was significantly (p<0.05) higher than after bowel resection and anastomosis (6.4%). Mortality rates were similar in both groups amongst young -< 40 years (2.4% in group 1 and 1.4% in group 2) and middle-aged (41– 60 years) patients (3.4% and 5.2%, respectively). The mortality rate of the elderly (>60 years) was much higher amongst patients operated, due to non-neoplastic diseases. We noted that 42 (9.4%) of 445 elderly patients treated because of colorectal neoplasm, died, in comparison to 22 (20.7%) of 106, operated, due to benign diseases of the large bowel. This difference was highly statistically significant (p<0.002). DISCUSSION Septic complications occurring after colorectal surgery are life-threatening. We observed the above-mentioned in 237 (23.1%) patients. They were more common amongst patients operated because of non-neoplastic, benign diseases (24.7%), in comparison to patients treated due to colorectal neoplasms (19%). These numbers correspond to literature data. The reported frequency of septic complications after colorectal cancer surgery ranges between 15% and 32% of patients (1, 11, 16, 20, 21). Surgical treatment of benign diseases of the large bowel is burdened with a high rate of septic complications, which ranges between 7 and 58% of patients, especially after emergency operations (3, 6, 8, 14, 17, 22). Wound infections, which occurred in 121 (10.7%) patients were the most common cause of septic complications. The


Powikłania septyczne w chirurgii jelita grubego

(23,1%) naszych chorych; występowały one częściej wśród operowanych z powodu chorób nienowotworowych – 24,7% niż u leczonych z powodu nowotworu – 19%. Podawana w doniesieniach częstość występowania powikłań septycznych po operacjach raka jelita grubego wynosi ok. 15-32% chorych (1, 11, 16, 20, 21). Leczenie operacyjne nienowotworowych chorób jelita grubego obciążone jest wysokim odsetkiem powikłań septycznych w granicach 7-58% chorych, zwłaszcza wśród chorych operowanych w trybie pilnym (3, 6, 8, 14, 17, 22). Najczęstszym powikłaniem septycznym wśród naszych chorych było zakażenie rany, które wystąpiło u 121 (10,7%) chorych, znamiennie częściej wśród leczonych z powodu chorób nienowotworowych (13,1%) niż po operacjach z powodu nowotworu (9,4%). Odpowiada to danym z piśmiennictwa. Zakażenie rany po operacjach z powodu raka występuje u ok. 3-25,6% chorych (1, 4, 5, 15, 20, 23-28). Operacje wykonywane z powodu nienowotworowych chorób jelita grubego powikłane są zakażeniem rany u 2,7-41% chorych (3, 6, 8, 14, 22). Najpoważniejszym powikłaniem leczenia operacyjnego chorób jelita grubego jest nieszczelność zespolenia jelitowego prowadząca do miejscowego lub uogólnionego zakażenia jamy otrzewnej i stanu septycznego. Powikłanie to wystąpiło u 42 (5,9%) naszych chorych, którzy mieli wykonane pierwotne zespolenie, jednakowo często w obu grupach pacjentów. W grupie chorych nowotworowych nieszczelność zespolenia wystąpiła dwukrotnie częściej po przedniej resekcji odbytnicy (9,3% chorych) niż po operacjach raka okrężnicy (4,5% chorych). Odpowiada to danym z piśmiennictwa. Podawana w doniesieniach częstość występowania nieszczelności zespolenia po operacjach z powodu nowotworu okrężnicy waha się w granicach 19,7% (1, 16, 25, 29). Wykonanie zespolenia jelitowego po wycięciu raka odbytnicy obciążone jest większym ryzykiem wystąpienia nieszczelności, zwłaszcza niskiego zespolenia i wynosi ok. 6,9-14,9% (1, 4, 5, 15, 20, 21, 23, 29, 30). Autorzy zwracają uwagę, iż wprowadzenie techniki całkowitego wycięcia mezorektum do chirurgii raka odbytnicy znacząco zwiększyło częstość występowania ciężkich powikłań. Nesbakken i wsp. zaobserwowali zwiększenie częstości występowania nieszczelności zespolenia z 9% w okresie wykonywania konwencjonalnych przednich resekcji odbytnicy do 23% we wczesnym okresie rozszerzania resekcji o wy-

811

above-mentioned occurred significantly more frequently amongst patients treated because of benign diseases (13.1%), in comparison to operations performed, due to colorectal neoplasms (9.4%). This corresponds with literature data. Rates of wound infection after colorectal cancer surgery ranged between 3- 25.6% of patients (1, 4, 5, 15, 20, 23-28). Operations performed due to benign diseases of the large bowel are complicated by wound infections in 2.7-41% of patients (3, 6, 8, 14, 22). The most serious complication following resection due to colorectal diseases is anastomotic leakage leading towards local or general contamination of the peritoneal cavity, peritonitis and sepsis. It occurred in 42 (5.9%) of our patients who underwent resection and primary bowel anastomosis with the same frequency in both groups. Amongst patients treated, due to colorectal neoplasms the frequency of anastomotic leakage was almost twice higher after anterior rectal resection (9.3%), in comparison to colonic cancer resection (4.5%). This corresponds with literature data. The reported frequency of anastomotic leakage after resection of colonic cancer, ranged between 1 and 9.7% (1, 16, 25, 29). Bowel anastomosis after resection of rectal cancer, especially low anastomosis is burdened with a higher risk of leakage, ranging between 6.9% and 14.9% (1, 4, 5, 15, 20, 21, 23, 29, 30). Different authors noticed that the introduction of total mesorectal excision, due to rectal cancer significantly increased the frequency of severe complications. Nesbakken et al. noted the increased incidence of anastomotic leakage after low anterior resection, amounting to 9% during conventional surgery, and 23% in case of early mesorectal excision. Afterwards, with experience, the incidence of anastomotic leaks declined to 8%. Anastomotic leakage was mainly a problem following total mesorectal excision, amounting to 32% in the early and 16% during the late period following mesorectal excision. On the other hand, partial mesorectal excision was complicated with anastomotic leakage in 6% of cases. The authors suggested that total mesorectal excision was probably unnecessary in case of patients with upper rectal cancer, since the oncological result after partial mesorectal excision proved satisfactory (23). Law et al. treated 196 patients by means of low anterior resection with total mesorectal excision. Clinical


812

P. Kamiński, K. Bielecki

cięcie mezorektum. Póżniej, po nabraniu doświadczenia odsetek ten zmniejszył się do 8%. Nieszczelność zespolenia była głównie problemem występującym po całkowitym wycięciu mezorektum i wynosiła 32% we wczesnym okresie oraz 16% w późniejszym okresie wykonywania tej operacji. Natomiast częściowe wycięcie mezorektum powikłane było nieszczelnością zespolenia w 6% przypadków. Autorzy sugerują, że całkowite wycięcie mezorektum jest prawdopodobnie niepotrzebne u chorych z rakiem górnej części odbytnicy, ponieważ wyniki onkologiczne po częściowym wycięciu mezorektum są zadowalające (23). Law i wsp. wykonali u 196 chorych niską resekcję przednią odbytnicy z całkowitym wycięciem mezorektum. Kliniczna nieszczelność zespolenia wystąpiła u 10,5% chorych, znamiennie częściej u mężczyzn niż u kobiet (13,4% vs 5,2%). Zaobserwowali, że założenie przetoki odbarczającej znamiennie zmniejszyło występowanie nieszczelności zespolenia (4,8% vs 16,1%), ale obecność przetoki odbarczającej u kobiet nie miała istotnego wpływu na gojenie się zespolenia. Autorzy wnioskują, że kolostomia odbarczająca powinna być zakładana rutynowo u mężczyzn z niskim zespoleniem po niskiej przedniej resekcji odbytnicy z całkowitym wycięciem mezorektum (21). Jeszcze większa jest możliwość wystąpienia nieszczelności zespolenia po resekcji guza powodującego niedrożność lub przedziurawienie jelita; waha się w granicach 8,8-17,5% (9, 10, 31). Przedoperacyjna radioterapia raka odbytnicy wydaje się zwiększać częstość występowania nieszczelności zespolenia. Nowacki i wsp. wykonali resekcję przednią (zespolenie powyżej 6 cm od brzegu odbytu) i niską resekcję przednią odbytnicy (zespolenie do 6 cm od brzegu odbytu) z wycięciem mezorektum u 96 chorych z rakiem resekcyjnym po przebytym napromienianiu krótkotrwałym (5-dniowym) wysokimi dawkami frakcyjnymi po 500 cGy przez 5-7 dni do dawki całkowitej 2500 cGy i u 43 chorych z guzem pierwotnie nieresekcyjnym po napromienianiu długotrwałym (5-tygodniowym), konwencjonalnymi dawkami 180-200 cGy dziennie do dawki całkowitej 5000-5040 cGy. Nieszczelność zespolenia wystąpiła u 24 (17,3%) chorych – u 3 (8,1%) spośród 37 chorych z resekcją przednią i u 21 (20,6%) spośród 102 chorych z niską resekcją przednią. U chorych z niską resekcją przednią obserwowano znamiennie statystycznie wyższy odsetek nieszczelności zespolenia (34,5%) po zastosowaniu

anastomotic leakage occurred in 10.5% of patients, significantly more frequent in men than in women (13.4% vs 5.2%). They noted that the creation of diverting colostomy significantly decreased the incidence of anastomotic leakage (4.8% vs 16.1%), although the presence of a diverting stoma in women had no effect on the anastomotic leakage rate. The authors concluded that diversion stoma construction should be performed routinely in men with low anastomosis after low anterior resections with total mesorectal excision (21). Resection of the tumour causing obstruction or bowel perforation increases the possibility of anastomotic leakage, which ranged between 8.8-17.5% (9, 10, 31). Thus, preoperative radiotherapy of rectal cancer increased the risk of anastomotic leakage. Nowacki et al. performed anterior rectal (anastomosis above 6 cm from the anal verge), and low anterior rectal resections (anastomosis within 6 cm from the anal verge) with mesorectal excision in case of 96 patients with resectable cancer. These patients were subject to short (5 days) preoperative radiotherapy using high fractional doses of 500 cGy per day, with a total dose of 2500 cGy. Additionally, 43 patients with primary unresectable cancer after long-term (5 weeks) radiotherapy with conventional doses of 180-200 cGy daily, up to a total dose of 5000-5040 cGy, were also evaluated. Twenty-four (17.3%) patients developed anastomotic leakage – 3 (8.1%) of 37 following anterior resection and 21 (20.6%) of 102 following low anterior rectal resection. Amongst patients with low anterior rectal resection anastomotic leak was significantly more frequent in those operated after long conventional preoperative radiotherapy (34.5%), in comparison to those operated after short irradiation with high fractional doses (15.1%). The authors considered the use of defunctioning stoma or colonic pouch as proper amongst patients receiving preoperative radiotherapy, due to rectal cancer and undergoing low anterior rectal resection (4). Reported data indicated that nearly 16- 59% of patients who developed anastomotic leakage after colorectal surgery died (10, 26, 30, 32, 33). Eleven (26.2%) of our patients died. Mortality amongst patients who did not develop an anastomotic leak was much lower - 27 (4%) of 664 patients died. Thus, blood transfusions and malnutrition requiring total parenteral nutrition are factors contributing to wound infec-


Powikłania septyczne w chirurgii jelita grubego

konwencjonalnej, długotrwałej radioterapii przedoperacyjnej niż po napromienianiu wysokimi dawkami frakcyjnymi (15,1%). Autorzy uznają za celowe wykonanie zabezpieczających stomii lub zbiorników jelitowych u chorych poddanych niskiej przedniej resekcji odbytnicy po napromienianiu przedoperacyjnym (4). Dane z piśmiennictwa wykazują, że umiera ok. 16-59% chorych, u których wystąpiła kliniczna nieszczelność zespolenia po operacji jelita grubego (10, 26, 30, 32, 33). W naszej grupie zmarło 11 (26,2%) spośród 42 chorych. Śmiertelność wśród chorych, którzy nie mieli nieszczelności zespolenia była znacznie niższa – zmarło 27 (4%) spośród 664 chorych. Uważa się, że konieczność przetoczenia krwi i stan odżywienia pacjenta wymagający całkowitego żywienia pozajelitowego, będące wskaźnikiem złego stanu ogólnego chorych, są czynnikami sprzyjającymi powstaniu zakażenia rany oraz nieszczelności zespolenia (25, 30). Nesbakken i wsp. stwierdzili, że śródoperacyjna utrata krwi powyżej 1000 ml podczas przedniej resekcji odbytnicy z wycięciem mezorektum prawie pięciokrotnie (29% vs 6%) zwiększała ryzyko wystąpienia nieszczelności zespolenia w porównaniu z chorymi z mniej obfitym krwawieniem śródoperacyjnym. Również znamiennie częściej obserwowali nieszczelność zespolenia u chorych, którzy mieli przetoczoną krew (27% vs 4%) w okresie okołooperacyjnym (23). Golub i wsp. stwierdzili, że nieszczelność zespolenia w obrębie okrężnicy nie występowała częściej niż w zespoleniach jelita cienkiego, a proksymalna przetoka odbarczająca nie zmniejszała częstości występowania przecieku w zespoleniu. Analiza wielowariantowa zidentyfikowała sześć znamiennych czynników sprzyjających powstaniu nieszczelności zespolenia: stężenie albumin w surowicy mniejsze niż 3 g/L, leczenie kortykosteroidami, zapalenie otrzewnej, niedrożność jelita, przewlekła choroba obturacyjna płuc i przetoczenie okołooperacyjne więcej niż 2 jednostek masy erytrocytarnej (34). Walker i wsp. stwierdzili, że nieszczelność zespolenia oprócz bezpośrednich klinicznych następstw ma negatywny wpływ na przeżycie chorych po resekcji jelita grubego wykonanej z zamiarem leczącym z powodu raka. Pięć lat po operacji przeżyło 44,3% chorych, którzy mieli nieszczelność zespolenia i 64% chorych, którzy nie mieli tego powikłania. Analiza wykazała, że nieszczelność zespolenia była niezależnym czynnikiem mającym ujemny wpływ na całko-

813

tion and anastomotic leakage after colorectal surgery (25, 30). Nesbakken et al. noted that intraoperative blood loss of more than 1000 ml during low anterior resection with mesorectal excision almost fivefold (29% vs. 6%) increased the risk of anastomotic leakage, in comparison to patients with less bleeding. They also observed anastomotic leakage significantly more frequently amongst patients who underwent blood transfusion (27% vs 4%) during the perioperative period (23). Golub et al. observed that colonic anastomoses leaked no more frequently than anastomoses of the small intestine, and proximal fecal diversion did not decrease the frequency of leaks. Multivariate analysis identified six significant predictive variables contributing to anastomotic leakage: serum albumin level of less than 3 g/L, use of corticosteroids, peritonitis, bowel obstruction, chronic obstructive pulmonary disease and perioperative transfusion of more than 2 units of packed red blood cells (34). Walker et al. noted that anastomotic leakage apart from its immediate clinical consequences also presents an independent negative association with survival amongst patients who underwent curative resection of colorectal cancer. The 5-year overall survival rate in such patients amounted to 44.3%, compared to 64% without leakage. Analysis demonstrated that anastomotic leakage was an independent factor having a negative effect on overall survival and cancer-specific survival (35). CONCLUSIONS 1. Postoperative complications occurred in 35.1% of patients after colorectal surgery (analysis of 1124 patients). 2. Septic complications occurred more frequently in patients operated, due to non-neoplastic diseases of the large bowel, in comparison to those undergoing surgical intervention due to colorectal cancer. 3. Amongst patients surgically treated because of colorectal cancer, septic complications occurred significantly more often in those operated, due to rectal cancer than in those operated, due to colonic cancer. 4. Anastomotic leakage was the most serious abdominal septic complication, threatening generalized sepsis and burdened with high mortality.


814

P. Kamiński, K. Bielecki

wite przeżycie, jak i na przeżycie chorych bez objawów choroby nowotworowej (35). WNIOSKI 1. Powikłania pooperacyjne występują u ok. 35,1% operowanych (analiza 1124 chorych). 2. Septyczne powikłania pooperacyjne występują częściej wśród chorych leczonych z po-

wodu chorób nienowotworowych jelita grubego niż wśród operowanych z powodu raka. 3. Wśród chorych leczonych operacyjnie z powodu nowotworu jelita grubego powikłania septyczne występują znamiennie częściej po operacjach raka odbytnicy niż raka okrężnicy. 4. Nieszczelność zespolenia jelitowego jest najpoważniejszym powikłaniem brzusznym grożącym uogólnieniem procesu septycznego i obciążonym wysoką śmiertelnością.

PIŚMIENNICTWO / REFERENCES 1. Bokey EL, Chapuis PH, Fung C i wsp.: Postoperative morbidity and mortality following resection of the colon and rectum for cancer. Dis Colon Rectum 1995; 38: 480-87. 2. Mann B, Kleinschmidt S, Stremmel W: Prospective study of hand-sutured anastomosis after colorectal resection. Br J Surg 1996; 83: 29-31. 3. Pessaux P, Muscari F, Ouellet JF i wsp.: Risk factors for mortality and morbidity after elective sigmoid resection for diverticulitis: prospective multicenter multivariate analysis of 582 patients. World J Surg 2004; 28: 92-96. 4. Nowacki MP, Rutkowski A, Bujko K i wsp.: Wczesne powikłania pooperacyjne u chorych na raka odbytnicy poddanych napromienianiu przedoperacyjnemu. Pol Przegl Chir 2002; 74: 1123-37. 5. Smedh K, Olsson L, Johansson H i wsp.: Reduction of postoperative morbidity and mortality in patients with rectal cancer following the introduction of a colorectal unit. Br J Surg 2001; 88: 27377. 6. Biondo S, Jaurrieta E, Marti Rague J i wsp.: Role of resection and primary anastomosis of the left colon in the presence of peritonitis. Br J Surg 2000; 87: 1580-84. 7. Biondo S, Pares D, Marti Rague J i wsp.: Emergency operations for nondiverticular perforation of the left colon. Am J Surg 2002; 183: 256-60. 8. Saccomani GE, Santi F, Gramegna A: Primary resection with and without anastomosis for perforation of acute diverticulitis. Acta Chir Belg 1993; 93: 169-72. 9. Mealy K, Salman A, Arthur G: Definitive one-stage emergency large bowel surgery. Br J Surg 1988; 75: 1216-19. 10. Ceriati F, Tebala GD, Ceriati E i wsp.: Surgical treatment of left colon malignant emergencies. A new tool for operative risk evaluation. Hepato-Gastroenterology 2002; 49: 961-66. 11. Zorcolo L, Covotta L, Carlomagno N i wsp.: Toward lowering morbidity, mortality, and stoma formation in emergency colorectal surgery: the role of specialization. Dis Colon Rectum 2003; 46: 1461-68. 12. Schilling MK, Maurer ChA, Kollmar O i wsp. : Primary vs. Secondary anastomosis after sigmoid colon resection for perforated diverticulitis (Hinchey

stage III and IV). Dis Colon Rectum 2001; 44: 699705. 13. Nwiloh J, Dardik H, Dardik M i wsp.: Changing patterns in the morbidity and mortality of colorectal surgery. Am J Surg 1991; 162: 83-85. 14. Belmonte C, Klas JV, Perez JJ i wsp.: The Hartmenn procedure. First choice or last resort in diverticular disease? Arch Surg 1996; 131: 612-17. 15. Kressner U, Graf W, Mahteme H i wsp.: Septic complications and prognosis after surgery for rectal cancer. Dis Colon Rectum 2002; 45: 316-21. 16. Varty PP, Linehan IP, Boulos PB.: Intra-abdominal sepsis and survival after surgery for colorectal cancer. Br J Surg 1994; 81: 915-18. 17. Smirniotis V, Tsoutsos D, Fotopoulos A: Perfforated diverticulitis: a surgical dilemma. Int Surg 1991; 76: 44-47. 18. Bielecki K, Kamiński P: Powikłania septyczne operacji na jelicie grubym. Post Nauk Med 1998; 11: 39-42. 19. Irvin G L, Horsley JS, Caruana JA.: The morbidity and mortality of emergent operations for colorectala disease. Ann Surg 1984; 199: 598-603. 20. McArdle CS, Hole D: Impact of variability among surgeons on postoperative morbidity and mortality and ultimate survival. BMJ 1991; 302: 1501-05. 21. Law WI. Chu KW, Judy WC i wsp.: Risk factors for anastomotic leakage after low anterior esection with total mesorectal excision. Am J Surg 2000; 179: 92-96. 22. Yamamoto T, Allan RN, Keighley MRB: Audit of single-stage proctocolectomy for Crohn’s disease. Postoperative complications and recurrence. Dis Colon Rectum 2000; 43: 249-56. 23. Nesbakken A, Nygaard K, Westerheim O i wsp.: Audit of intraoperative and early postoperative complications after introduction of mesorectal excision for rectal cancer. Eur J Surg 2002; 168: 229-35. 24. Krasnodębski IW, Kopeć D: Rak jelita grubego a podeszły wiek chorych-bezpośrednie i odległe wyniki leczenia. Proktologia 2000; 1: 26-37. 25. Tang R, Chen HH, Wang YL i wsp.: Risk factors for surgical site infection after elective resection of the colon and rectum: a single-center prospective study of 2809 consecutive patients. Ann Surg 2001; 234: 181-89.


Powikłania septyczne w chirurgii jelita grubego

26. Basse L, Thorbøl JE, Løssl K i wsp.: Colonic surgery with accelerated rehabilitation or conventional care. Dis Colon Rectum 2004; 47: 271-78. 27. Jackowski M, Juźków H, Szeliga J i wsp.: Jednoetapowe leczenie operacyjne u pacjentów z nowotworową niedrożnością jelita grubego. Pol Przegl Chir 1998; 70: 1040-45. 28. Smith R.L, McElearney S.T, Friel C.M i wsp. Wound infection after elective colorectal resection. Ann Surg 2004; 239: 599-05. 29. Safi F, Beger HG: Morbidität und letalität der operativen therapie des colorectalen carcinomas. Chirurg 1994; 65: 127-31. 30. Isbister WH: Anastomotic leak in colorectal surgery: a single surgeon’s experience. Aust NZJ Surg 2001; 71: 516-20. 31. Nespoli A, Ravizzini C, Trivella M i wsp.: The choice of surgical procedure for peritonitis due

815

to colonic perforation. Arch Surg 1993; 128: 81418. 32. Uryszek M, Rupiński M, Owczarska K i wsp.: Wyniki leczenia nowotworów jelita grubego w bezpośrednim okresie pooperacyjnym. Pol Przegl Chir 1995; 67: 410-14. 33. Chester J, Britton D: Elective and emergency surgery for colorectal cancer in a district general hospital: impact of surgical training on patient survival. Ann Roy Coll Surg England 1989; 71: 371-74. 34. Golub R, Golub RW, Cantu R Jr i wsp. : A multivariate analysis of factors contributing to leakage of intestinal anastomosis. J Am Coll Surg 1997; 184: 364-72. 35. Walker KG, Bell SW, Rickard MJ i wsp.: Anastomotic leakage is predictive of diminished survival after potentially curative resection for colorectal cancer. Ann Surg 2004; 240: 255-59.

Pracę nadesłano: 24.03.2005 r. Adres autora: 00-416 Warszawa, ul. Czerniakowska 231

KOMENTARZ / COMMENTARY Chirurgia jelita grubego jest obecnie dominującym działem chirurgii przewodu pokarmowego, przede wszystkim z powodu narastającej liczby nowotworów tego odcinka przewodu pokarmowego. Toteż wszystkie prace poświęcone chirurgii jelita grubego budzą duże zainteresowanie. Praca Autorów jest retrospektywną oceną wyników leczenia w ich ośrodku 1124 chorych w latach 1988-2003. Wyróżniono grupy chorych leczonych z powodu nowotworów i chorób nienowotworowych jelita grubego. Uwzględniono także stopień pilności operacji oraz ich rodzaj dzieląc operacje na: resekcje z wytworzeniem pierwotnego zespolenia, resekcje bez zespolenia i zabiegi nieresekcyjne. Ten bardzo ogólny podział tak dużej liczby chorych może upraszczać ocenę poszczególnych grup, ale równocześnie zatraca specyfikę tak różnych metod operacyjnych, jak przykładowo operacji metodą Hartmanna oraz brzuszno-kroczowego odjęcia odbytnicy. Nie pozwala też na wyciągnięcie wielu istotnych wniosków. Wyniki porównania obu grup chorych potwierdzają – znaną z piśmiennictwa – przewagę ludzi starszych operowanych z powodu nowotworów i młodszy wiek chorych operowanych z powodu chorób nienowotworowych jelita grubego. W grupie chorych z nowotworami dominował rak zaawansowany, natomiast w grupie chorych z nienowotworowymi chorobami naj-

The amount of surgical procedures performed in patients diagnosed with malignant and non-malignant colorectal diseases has substantially increased. The Authors presented a retrospective analysis of 1124 patients undergoing surgery for colorectal malignant and non-malignant diseases, during the period between 1988-2003. The performed operations were analyzed, depending on their urgency and type, such as resections with and without anastomosis, and non-resectional procedures. This general division of such a large series led towards the oversimplification that did not allow for the accurate evaluation of results and adequate presentation of surgical methods used. Group comparison confirmed the prevalence of colorectal cancer in elderly patients, with generally more cases of advanced colorectal cancer, and non-specific bowel inflammation. Postoperative complications occurred in over 30% of patients. Wound infections were most commonly observed with higher incidence in the rectal cancer group and in patients with nonmalignant colorectal diseases, in spite of the administered prophylactic antibiotic therapy. The most serious complication, anastomotic leakage was detected relatively late. Anastomotic leakage was responsible for 26.2% of deaths, compared to 4.1% of deaths in case of patients with other complications.


816

P. Kamiński, K. Bielecki

częściej stwierdzano nieswoiste zapalenie jelita grubego. Powikłania pooperacyjne wystąpiły u ponad 30% chorych. Najczęstszym powikłaniem było zakażenie rany, występujące znamiennie częściej u chorych operowanych z powodu nowotworów odbytnicy i u chorych z nienowotworowymi chorobami jelita grubego. Jest to szczególnie istotne, ponieważ u wszystkich chorych zastosowano profilaktykę antybiotykową. Jednak najgroźniejszym powikłaniem była nieszczelność zespolenia i jak sami Autorzy przyznają często była ona późno rozpoznawana. Nieszczelność zespolenia była przyczyną zgonu u 26,2% chorych z tym powikłaniem. Dla porównania zgon nastąpił tylko u 4,1% chorych z wszystkimi innymi powikłaniami. W omówieniu Autorzy pracy przytaczają ciekawe spostrzeżenia z cytowanego piśmiennictwa. Jednak nie odnoszą ich do swoich wyników. Przykładowo, poruszają interesujący problem dotyczący mniejszej liczby nieszczelności zespolenia po niskiej przedniej resekcji odbytnicy u kobiet w porównaniu z mężczyznami. Prawdopodobnie ma ona związek z pewnymi odmiennościami budowy miednicy u kobiet i mężczyzn. Autorzy pracy wspominają również o wskazaniach i przydatności zakładanej profilaktycznej przetoki odbarczającej. Każda praca retrospektywna ma stworzyć bazę wiedzy na temat skuteczności leczenia w swoim ośrodku i stanowić podstawę do opracowania programu prospektywnego leczenia chorych. Dlatego też należy żałować, że w pracy dominuje raport z tego co wykonano, a nie dogłębna analiza uzyskanych wyników i powikłań, która pozwoliłaby Autorom na rekomendację zweryfikowanego sposobu postępowania. Prof. dr hab. Tadeusz Popiela I Katedra Chirurgii Ogólnej i Klinika Chirurgii Gastroenterologicznej UJ CM w Krakowie

Odnoszę wrażenie, że jest za dużo przetłumaczone na angielski pozdrawiam Grzegorz Onufrowicz

In the „discussion” section, the Authors presented interesting literature observations, although they did not relate them to their own findings. They mentioned the lower numbers of anastomotic leakage after lower anterior rectum resections in women, compared to men, and the role of knowledge on the effectiveness of the applied treatment methods to work out a program of prospective patient management. However, the above-mentioned study lacks thorough analysis of obtained results and complications, which would have enabled the Authors to recommend the verified management method. The number of surgical procedures performed in the patients diagnosed with malignant and nonmalignant colorectal diseases has substantially increased. The authors presented a retrospective analysis of 1124 patients undergoing surgery for colorectal malignant and non-malignant diseases between 1988-2003 in a single institution. Performed operations were analyzed by their urgency and types, i.e. resections with and without anastomosis, and non-resective procedures. This general division of a large series of cases led to oversimplifications that did not allow for the accurate evaluation of the results and adequate presentation of the surgical methods used. The comparison across the groups confirms the prevalence of colorectal cancer in the elderly patients, generally more cases of advanced colorectal cancer, and more cases of non-specific bowel inflammation. Postoperative complications occurred in over 30% of the patients. Most commonly observed was wound infection with higher incidence in the rectal cancer group and in the patients with non-malignant colorectal diseases in spite of the administered prophylactic antibioticotherapy. Most serious complication, anastomotic leak, was detected relatively late. Anastomotic leak was responsible for 26.2% deaths compared with 4.1% death cases in the patients with other complications. In the discussion section the authors presented interesting observations from the literature, however they did not relate them to their own findings. They mentioned the lower numbers of anastomotic leaks after lower anterior rectum resections in women compared with men, and the role of knowledge on the effectiveness of the applied treatment methods to work out the program of the prospective management of the patients. However, presented manuscript is a malignant colorectal diseases without providing extensive analysis of the obtained results and complications that would allow to recommend verified management method.


POLSKI PRZEGLĄD CHIRURGICZNY 2005, 77, 8, 817–828

OCENA STĘŻENIA IL-6 WE KRWI OBWODOWEJ JAKO WCZESNY WSKAŹNIK ROKOWNICZY CIĘŻKICH POWIKŁAŃ SEPTYCZNYCH U CHORYCH PO ROZLEGŁYCH OPERACJACH ONKOLOGICZNYCH EVALUATION OF THE IL-6 CONCENTRATION IN THE PERIPHERAL BLOOD, AS AN EARLY PROGNOSTIC INDICATOR OF SEVERE SEPTIC COMPLICATIONS IN CASE OF PATIENTS UNDERGOING EXTENSIVE ONCOLOGICAL SURGERY

GUSTAW LECH1, ROBERT SŁOTWIŃSKI1,2, IRENEUSZ W. KRASNODĘBSKI1 Z Katedry i Kliniki Chirurgii Ogólnej, Gastroenterologicznej i Żywienia AM w Warszawie1 (Chair and Department of General, Gastroenterological Surgery and Nutrition, Medical University in Warsaw) Kierownik: prof. dr hab. I. W. Krasnodębski Z Zakładu Badawczo-Leczniczego Chirurgii Transplantacyjnej Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie2 (Department of Surgical Research and Transplantology, Polish Academy of Sciences Medical Research Centre in Warsaw) Kierownik: prof. dr hab. W. L. Olszewski

Celem pracy była ocena dynamiki zmian stężenia IL-6 u chorych onkologicznych z prawidłowym i powikłanym przebiegiem pooperacyjnym oraz próba ustalenia przydatności IL-6 jako wczesnego wskaźnika rokowniczego zagrażających ciężkich powikłań pooperacyjnych. W celu oceny nasilenia reakcji zapalnej u wszystkich chorych oznaczano również stężenie CRP. Materiał i metodyka. Badania wykonano w grupie 53 chorych, spośród których u 27 wystąpiły powikłania pooperacyjne, w tym u 11 chorych ciężkie powikłania septyczne. Ocenę stężenia IL-6 dokonywano w surowicy krwi obwodowej pobranej przed oraz w 1, 3, 7, 10 i 14 dobie po operacji z zastosowaniem testów immunoenzymatycznych. Stężenie CRP oznaczano ultraczułą metodą immunoturbidymetryczną. Wyniki. W całej grupie chorych z powikłaniami odnotowano znacznie wyższe stężenia IL-6 niż w grupie chorych bez powikłań, jednak dopiero w 7 i 10 dobie różnice te były istotne (p<0,05) statystycznie. W grupie chorych z ciężkimi powikłaniami septycznymi pomiędzy 1 a 14 dobą stężenie IL-6 było istotnie (p<0,01-0,05) wyższe niż u chorych bez powikłań pooperacyjnych. Już w pierwszej dobie odnotowano istotny (p<0,05) wzrost stężenia IL-6 w porównaniu z grupą chorych bez powikłań. W całej grupie chorych z powikłaniami, jak również w wyodrębnionej grupie chorych z zakażeniami septycznymi, najwyższe stężenie CRP odnotowano w 3 dobie, a pomiędzy 3 a 10 dobą były to wartości istotnie wyższe niż u chorych bez powikłań. Wnioski. Istotnie wyższe stężenia IL-6 stwierdzane już od pierwszej doby po rozległej operacji mają związek z późniejszym rozwojem ciężkich powikłań. W porównaniu z oceną stężenia IL-6 u chorych z ciężkimi powikłaniami pooperacyjnymi podwyższone wartości CRP występują później, co zmniejsza przydatność tego badania we wczesnym rozpoznawaniu powikłań septycznych. Słowa kluczowe: powikłania pooperacyjne, posocznica, interleukina-6, białko C-reaktywne, cytokiny, wskaźniki rokownicze, chorzy onkologiczni Aim of the study was to assess IL-6 concentration changes in case of oncological patients undergoing major surgical procedures, with and without postoperative complications, as well as determine the usefulness of IL-6 as an early predictive marker of severe septic postoperative complications. The intensity of the postoperative inflammatory reaction was measured by the evaluation of the CRP concentration.


818

G. Lech i wsp.

Material and methods. The study group comprised 53 surgical patients with cancer of the stomach, pancreas or large bowel. Postoperative complications developed in 27 patients, including 11 patients with severe septic complications. Evaluation of the IL-6 concentration in the peripheral blood was performed before and on the 1st, 3rd, 7th, 10th and 14th day after surgery by means of ELISA tests. CRP concentration measurements were performed by means of the highly sensitive immunoturbidometric method. Results. In case of the whole group of 27 patients with complications, considerably higher IL-6 levels were observed, in comparison to the group without complications, although levels were only significantly higher (p<0.05) on 7th and 10th days. Considering the group with severe complications between the 1st and 14th day, IL-6 levels were significantly (p<0.01-0.05) higher, in comparison to patients without postoperative complications. As early as the 1st day, a statistically significant (p<0.05) increase in the IL-6 level, in comparison to the non-complicated group, was observed. In the whole group without complications, as well as the group with severe septic complications, highest CRP values were noted on the 3rd day after the operation, and between the 3rd and 10th day these values were significantly higher, in comparison to patients without complications. Conclusions. Statistically higher IL-6 concentrations since the first postoperative day were closely connected with the subsequent development of septic complications. Statistically higher CRP concentrations were noted two days after the increase in the IL-6 level, considering patients with septic complications. Key words: postoperative complications, sepsis, interleukin-6, CRP, cytokines, prognostic parameters, oncological patients

Wpływ dużego urazu operacyjnego na układ immunologiczny oraz mechanizmy regulujące nasilenie pooperacyjnych zaburzeń odporności pozostają nadal mało poznane. Utrudnia to szersze wprowadzenie badań immunologicznych do praktyki klinicznej u chorych chirurgicznych. Nadal nie ustalono czy badania wybranych wskaźników odporności komórkowej i humoralnej pozwalają na wcześniejszą identyfikację grupy chorych z wysokim ryzykiem powikłań pooperacyjnych. Rozwiązanie tego problemu wymaga dokładniejszych badań oceniających dynamikę zmian odpowiedzi odpornościowej na duży uraz operacyjny u chorych z prawidłowym i powikłanym przebiegiem pooperacyjnym. Konieczne jest również równoległe monitorowanie zmian odporności i stanu klinicznego chorych. Monitorowanie wybranych wskaźników odporności powinno być prowadzone przede wszystkim u chorych z wysokim ryzykiem powikłań pooperacyjnych. Do tej grupy osób należy zaliczyć głównie chorych onkologicznych, wymagających często dużych operacji. Ustalono, że pooperacyjne zaburzenia odporności zwiększają wrażliwość ustroju na zakażenia oraz stwarzają sprzyjające warunki dla miejscowego rozwoju i rozprzestrzeniania się komórek nowotworowych. Uraz operacyjny wywołuje przede wszystkim charakterystyczne zmiany częstości występowania i aktywno-

The influence of major surgical trauma on the immune system and mechanisms regulating the intensity of postoperative immunological disturbances, remain poorly known. Thus, it is difficult to widely introduce immunological examinations into clinical practice, considering surgical patients. It still has been undetermined, whether the examinations of selected parameters of cellular and humoral immunity enable earlier identification of patients with high risk of postoperative complications. The solution to the problem requires closer investigations assessing the dynamism of immune response changes towards major surgical trauma, considering patients with a normal and complicated postoperative course. It also seems necessary to additionally monitor changes undergoing in the immunity and clinical condition of patients. Monitoring of selected immunity parameters should be first of all conducted in patients with elevated risk of postoperative complications. Oncological patients often requiring major operations should mainly comprise the above-mentioned group. It has been determined that postoperative immunological disturbances increase the susceptibility of the organism towards infections, creating favorable conditions for neoplastic cells to locally develop and proliferate. Surgical trauma leads towards characteristic changes in the occurrence rate and activity of mo-


Stężenie IL-6 we krwi jako wczesny wskaźnik ciężkich powikłań septycznych

ści komórek jednojądrzastych oraz zmiany stężenia mediatorów reakcji immunologicznych w surowicy krwi obwodowej. Niezmiernie istotny jest wybór odpowiednich wskaźników immunologicznych rozległego urazu operacyjnego, a następnie ocena ich przydatności w monitorowaniu patologicznych zmian odporności we wczesnym okresie pooperacyjnym (1-3 doba po operacji). Umożliwiłoby to wcześniejsze rozpoznanie zwiększonej odpowiedzi pro- i przeciwzapalnej, sprzyjającej rozwojowi zakażeń, jeszcze przed wystąpieniem ich klinicznych objawów. Zbyt późne rozpoznanie tych powikłań przedłuża czas leczenia, zwiększa jego koszty, a u części chorych może prowadzić nawet do zgonu (1-9). Miejscowy uraz tkanek i zakażenie powodują uwolnienie kilkudziesięciu cytokin prozapalnych – głównie interleukiny-1 (IL-1), interleukiny-2 (IL-2), interleukiny-6 (IL-6), interleukiny-8 (IL-8) i czynnika martwicy nowotworu = (TNF=), odpowiedzialnych za rozwój reakcji zapalnej, ale jednocześnie wspomagających gojenie tkanek i zwalczanie zakażenia (6, 7, 1021). Spośród wszystkich cytokin o działaniu prozapalnym interleukina-6 odgrywa podstawową rolę w odpowiedzi immunologicznej na uraz operacyjny. Głównym czynnikiem indukującym jej produkcję jest IL-1, ale również interferon, TNF=, antygeny bakteryjne i wirusowe. IInterleukina-6 charakteryzuje się również najbardziej wielokierunkowym działaniem, począwszy od wpływu na dojrzewanie progenitorowych komórek hematopoetycznych, poprzez wpływ na metabolizm komórkowy, a skończywszy na regulowaniu lokalnej i ogólnoustrojowej reakcji zapalnej. Jest ona jednym z najsilniejszych stymulatorów produkcji i wydzielania białek ostrej fazy przez wątrobę (10, 22, 23, 24). W stanach zapalnych poziom IL-6 w surowicy może wzrastać ponad 100-krotnie, a jej stężenie uznaje się za czuły i wczesny wskaźnik zakażenia (6, 10, 11, 14, 15, 25, 26, 27). Wysokie stężenie IL-6 nie tylko nasila reakcje zapalną, ale także ma działanie immunosupresyjne poprzez zwiększanie uwalniania IL-1Ra i sTNF-RI (28). Celem pracy była ocena dynamiki zmian stężenia IL-6 u chorych onkologicznych z prawidłowym i powikłanym przebiegiem pooperacyjnym oraz próba ustalenia przydatności IL-6 jako wczesnego wskaźnika rokowniczego zagrażających ciężkich powikłań pooperacyjnych. W celu oceny nasilenia reakcji zapalnej u wszyst-

819

nonuclear cells, as well as peripheral blood changes in the concentration of immune reaction mediators. It is extremely essential to choose proper immunity parameters of extensive surgical trauma, and assess their usefulness in the monitoring of pathological immunity changes during the early postoperative course (1st to 3rd day after the operation). This would enable us to earlier diagnose the increased pro- and anti-inflammatory response, favorable to infection development, even before clinical symptoms occurrence. Delayed diagnosis of these complications prolongs treatment, increasing costs and in some patients may even lead towards death (1-9). Local tissue injury and infection may lead towards the release of several pro-inflammatory cytokines, mainly interleukin-1 (IL-1), interleukin-2 (IL-2), interleukin-6 (IL-6), interleukin-8 (IL-8) and tumor necrosis factor = (TNF=), responsible for the development of the inflammatory reaction. At the same time, supporting tissue healing and controlling the infection (6, 7, 10-21). Amongst all pro-inflammatory cytokines, IL-6 is of basic importance, considering the immune response to surgical trauma. The main factor inducing its production is IL-1, but also interferon, TNF=, bacterial and viral antigens. IL-6 is also characterized by the most multidirectional activity, including influence on the maturation of progenitor hematopoetic cells, impact on cellular metabolism, and regulation of local and systemic inflammatory reactions. It is one of the most powerful stimulants of acute phase protein production and secretion by the liver (10, 22, 23, 24). During inflammation, the level of IL-6 can increase by more than 100 times, its concentration considered to be a sensitive and early infection indicator (6, 10, 11, 14, 15, 25, 26, 27). The high concentration of IL-6 not only intensifies the inflammatory reaction, but also has an immunosuppressive effect through the increase of IL-1Ra and sTNF-RI release (28). The aim of the study was to evaluate the dynamism of IL-6 concentration changes in oncological patients with a normal and complicated postoperative course, as well as establish the usefulness of IL-6 as an early prognostic indicator of severe, septic postoperative complications. In order to evaluate the intensification of the inflammatory reaction, C-reactive protein (CRP) measurements were performed in all patients.


820

G. Lech i wsp.

kich chorych badano również stężenie białka C-reaktywnego (CRP). MATERIAŁ I METODYKA Prospektywnymi badaniami objęto grupę 53 chorych (21 kobiet i 32 mężczyzn) w wieku 2678 lat (śr. 61,7 lat) operowanych w Katedrze i Klinice Chirurgii Ogólnej, Gastroenterologicznej i Żywienia AM w Warszawie w latach 19982000 (tab. 1). Przyczyną operacji u wszystkich chorych była choroba nowotworowa, a w szczególności: rak żołądka u 7 chorych, guz stromalny dwunastnicy u 1 chorego, rak trzustki u 6 chorych, rak brodawki Vatera u 5 chorych, rak jelita grubego u 34 chorych, w tym u 21 chorych rak odbytnicy (tab. 2). W każdym przypadku rozpoznanie zostało potwierdzone badaniem histopatologicznym. U wszystkich, poza dwojgiem chorych, histopatologicznie stwier-

MATERIAL AND METHODS The study group comprised 53 patients, including 21 women and 32 men, subject to surgical intervention at the Department of General, Gastroenterological Surgery and Nutrition, Medical University of Warsaw during the period between 1998-2000 (tab. 1). Patient age ranged between 26 and 78 years (mean age61.7 years). All patients were operated, due to neoplastic disease, including the following: gastric carcinoma in 7 cases, stromal tumor of the duodenum in 1 patient, pancreatic carcinoma in 6 cases, Vater’s papilla carcinoma in 5 patients, colonic carcinoma in 34 patients, including 21 patients with rectal carcinoma (tab. 2). In each case, diagnosis was confirmed by means of histopathological examinations. In all but two cases, the histopathological examination demonstrated adenocarcinoma presence.

Tabela 1. Grupy badanych chorych Table 1. Patient groups

Grupy chorych / Patient groups Ca³a grupa / the whole group of patients Grupa bez powik³añ / patients without complications Grupa z powik³aniami w tym: / patients with complications incl.: Grupa z ciê¿kimi powik³aniami / patients with septic complications

Liczba chorych / Number of patients 53 26

P³eæ K-M / Seks M-F

Wiek (lata) / Age (years)

21-32 11-15

26-78 (œr. / avg 61,7) 26-77 (œr. / avg 60,4)

27

10-17

35-78 (œr. / avg 62,8)

11

4-7

35-74 (œr. / avg 61)

Tabela 2. Przyczyny operacji i rodzaje wykonanych zabiegów w grupie chorych bez powikłań i z powikłaniami Table 2. Diagnosis and types of operations performed in patients with and without postoperative complications

Chorzy bez Chorzy z powik³añ / powik³aniami / Rozpoznanie / Diagnosis Operacja / Type of operation Patients without Patients with complications complications Rak ¿o³¹dka / gastric ca³kowita resekcja ¿o³¹dka / total gastrectomy 1 1 carcinoma czêœciowa resekcja ¿o³¹dka / partial gastrectomy 3 2 Guz stromalny dwunastnicy pankreatoduodenektomia / pancreatoduodenectomy – 1 / stromal tumor of the duodenum Rak trzustki i brodawki pankreatoduodenektomia / pancreatoduodenectomy 6 4 Vatera / pancreatic or resekcja obwodowa trzustki / resection of the body 1 – Vater’s papilla carcinoma and tail of the pancreas Rak okrê¿nicy / colonic czêœciowa resekcja jelita grubego / hemicolectomy 7 6 carcinoma Rak odbytnicy / rectal przednia resekcja odbytnicy / anterior rectal 2 8 carcinoma resection brzuszno-kroczowa resekcja odbytnicy / abdomino6 5 peritoneal rectal resection


Stężenie IL-6 we krwi jako wczesny wskaźnik ciężkich powikłań septycznych

dzono raka gruczołowego. W jednym przypadku badanie wykazało obecność raka litego neuroendokrynnego, a w drugim złośliwego guza stromalnego. Wśród chorych z nowotworami większość stanowili chorzy z II i III stopniem zaawansowania raka wg klasyfikacji TNM. Do badań nie kwalifikowano chorych z objawami infekcji oraz chorych aktualnie leczonych glikokortykoidami lub innymi lekami o działaniu immunosupresyjnym. Badanie przedmiotowe wykonywane przed operacją nie wykazało u żadnego chorego obecności ewidentnego ogniska zakażenia. U wszystkich badanych w zależności od choroby podstawowej wykonano różnego rodzaju zabiegi resekcyjne w obrębie przewodu pokarmowego, w tym: całkowitą resekcję żołądka u 2 chorych, częściową resekcję żołądka u 5 chorych, pankreatoduodenektomię u 11 chorych, resekcję trzonu lub części obwodowej trzustki u 1 chorego, częściową resekcję jelita grubego u 13 chorych i resekcję odbytnicy u 21 chorych (tab. 2). Przed operacją u każdego chorego stosowano okołooperacyjną profilaktykę antybiotykową głównie amoksycyliną z kwasem klawulanowym u chorych poddawanych operacji żołądka lub jelita grubego oraz piperacyliną z metronidazolem u chorych poddawanych operacji trzustki i dwunastnicy. Stosowano również profilaktykę przeciwzakrzepową heparynami drobnocząsteczkowymi, najczęściej enoksaparyną lub nadroparyną. Badania stężenia IL-6 dokonywano w surowicy krwi obwodowej pobranej przed oraz w 1, 3, 7, 10 i 14 dobie po operacji. Do badań użyto testów immunoenzymatycznych Quantikine, R&D Systems (Human IL-6 Immunoassay D6050). Odpowiednio przygotowane próbki standardów i surowic pacjentów były badane w czytniku Dynatech MR5000. Wszystkie próbki surowic badano w dwóch powtórzeniach. Różnice pomiarów w obrębie testu i różnice między pomiarami dla IL-6 wynosiły odpowiednio 4,3% i 6,3% przy koncentracji 16,8 pg/ml i 17,2 pg/ml. Minimalny poziom IL-6 możliwy do oznaczenia w próbkach surowicy wynosił 0,7 pg/ml. Stężenie CRP oznaczano ultraczułą (ze wzmocnieniem cząstkami lateksu) metodą immunoturbidymetryczną. Analizę statystyczną rozpoczęto od określenia rozkładu analizowanych danych testem Kołmogorowa–Smirnowa. W zależności od rozkładu danych w celu oceny dynamiki zmian pooperacyjnych w danej grupie chorych stoso-

821

In one case, the examination revealed a neuroendocrine solid carcinoma, and in the other, stromal malignant tumor. Amongst patients suffering from neoplastic disease the majority were diagnosed with IIo and IIIo stage, according to the TNM classification. Patients with symptoms of infection, currently under treatment with glycocorticoids or other immunosuppressants were excluded from the study. The physical examination performed before the operation revealed no distinct inflammatory foci in any of the patients. In all examined patients, depending on the diagnosed disease, various resection procedures within the digestive tract were performed, including the following: total gastrectomy in 2 patients, partial gastrectomy in 5 patients, pancreatoduodenectomy in 11 patients, resection of the body and tail of the pancreas in 1 patient, hemicolectomy in 13 patients and rectal resection in 21 patients (tab. 2). Each patient before the operation received antibiotic prophylaxis using amoxycillin with clavulanic acid in patients undergoing gastric or colonic surgery, and piperacyllin with metronidazole in patients undergoing pancreatic and duodenal surgery. Antithrombotic prophylaxis with low-molecular-weight heparins, most often with enoxaparin and nadroparin was also applied. IL-6 level measurements from peripheral blood were performed on the 1st, 3rd, 7th, 10th and 14th day after the operation. Immunoenzymatic test kits, manufactured by Quantikine, R&D Systems (Human IL-6 Immunoassay D6050) were used. Appropriately prepared standard samples and patient serums were tested by means of the Dynatech MR5000 reader. All serum samples were tested during two repetitions. The measurement differences within the test and differences between measurements amounted to 4.3% and 6.3%, respectively (16.8 pg/ml and 17.2 pg/ml concentrations). The minimum level of IL-6 possibly determined in serum samples amounted to 0.7 pg/ml. The CRP concentration was determined by means of the ultra-sensitive (reinforced with latex particles) immunoturbidimetric method. Statistical analysis was based on the determination of the distribution of analysed data using the Kolmogorov-Smirnov (KS) test. Depending on data distribution, in order to assess the dynamism of postoperative changes in a given specified patient group, variance analysis or Friedman’s and Tukey’s HSD test were


822

G. Lech i wsp.

wano analizę wariancji lub test Friedmana i odpowiadający im test analizy kontrastów Tukeya. Natomiast wyniki uzyskane w poszczególnych grupach chorych porównywano między sobą posługując się w zależności od rozkładu danych testem t-Studenta dla zmiennych nie powiązanych lub testem Manna-Whitney’a. Wszystkie obliczenia wykonano za pomocą pakietu statystycznego STATISTICA przyjmując za poziom istotności p<0,05. WYNIKI W okresie pooperacyjnym u 27 (50,9%) chorych (10 kobiet i 17 mężczyzn) w wieku 35-78 lat (śr. 62,8±10,4 lat) wystąpiły różnego rodzaju powikłania pooperacyjne. Grupę tych chorych poddano szczegółowej analizie. W porównaniu z grupą chorych bez powikłań nie stwierdzono istotnych różnic w wieku, płci oraz rodzaju choroby podstawowej i wykonanego w związku z tym zabiegu chirurgicznego (tab. 1, 2). Zbliżony był również stopień zaawansowania choroby nowotworowej. Czas znieczulenia ogólnego w grupie chorych bez powikłań wynosił średnio 228,3±59,8 min, a w grupie chorych z powikłaniami pooperacyjnymi 236,2±63,1 min. W grupie chorych z ciężkimi septycznymi powikłaniami pooperacyjnymi był on nieco dłuższy (p>0,05) i wynosił 251,7±66,6 min. Wśród 27 chorych z powikłanym przebiegiem pooperacyjnym było 16 chorych z lżejszymi powikłaniami (ropienie rany wymagające leczenia miejscowego, zakażenie układu moczowego, zapalenie płuc). Początek objawów klinicznych tych powikłań obserwowano najczęściej między 3 a 7 dobą po operacji. Pozostałych 11 chorych (4 kobiety i 7 mężczyzn) w wieku 35-74 lat (śr. 61,0±13,7 lat) wyodrębniono jako grupę z ciężkimi powikłaniami, którą poddano osobnej analizie. Zaliczono do niej chorych spełniających kryteria pozwalające na rozpoznanie posocznicy, które zostały zdefiniowane przez American College of Chest Physicians and Society of Critical Care Medicine w 1991 r. (29). Według tej definicji posocznicę można rozpoznać u chorego z udokumentowanym zakażeniem (np. bakteriemią, ropniem), które spełnia co najmniej dwa spośród niżej wymienionych kryteriów: temperatura ciała >38°C lub < 36°C, tachykardia (powyżej 90 uderzeń na minutę), tachypnoe (powyżej 20 oddechów na minutę) lub PaCO2 <32 mm Hg oraz liczba leukocytów >12 000/mm3 lub <4000/mm3, lub też

used. Results obtained in particular groups were compared with each other using the t-Student test for independent variables or MannWhitney test. All calculations were performed by means of the statistical software package (STATISTICA). P<0.05 was considered as statistically significant. RESULTS During the postoperative period, 27 (50.9%) patients (10 women and 17 men), aged between 35-78 years (mean age – 62.8±10.4 years) were diagnosed with different types of postoperative complications. The above-mentioned group was subject to detailed analysis. In comparison to the group without complications, no fundamental differences in age, sex, type of basic disease and performed operative procedure were noted (tab. 1, 2). The stage of neoplastic disease was also approximate. The duration of general anesthesia in the group of patients without complications amounted to 228.3±59.8 min., while in the group with postoperative complications- 236.2±63.1 min. Considering the group with severe septic postoperative complications, the duration was slightly longer (p>0.05) and amounted to 251.7±66.6 min. Amongst 27 patients with complicated postoperative course there were 16 patients with minor complications (suppuration of the wound requiring local treatment, urinary system infections, pneumonia). Clinical symptoms were most frequently observed between the 3rd and 7th day after the operation. The remaining 11 patients (4 women and 7 men), aged between 35-74 years (mean age – 61.0±13.7) comprised the severe complication group, being subject to separate analysis. Patients meeting criteria enabling sepsis diagnosis, defined by the American College of Chest Physicians and Society of Critical Care Medicine in 1991, were included in the above-mentioned group (29). According to the definition, sepsis can be diagnosed in a patient with documented infection (bacteriemia, abscess), who meets at least two of the following criteria: body temperature > 38°C or < 36°C, tachycardia (over 90 beats per minute), tachypnoe (over 20 breaths per minute), PaCO2 <32 mm Hg, and leukocytes level >12000/mm3 or <4000/mm3 , as well as the presence of immature forms >10%. The first clinical symptoms of severe septic complica-


Stężenie IL-6 we krwi jako wczesny wskaźnik ciężkich powikłań septycznych

obecność >10% form niedojrzałych. Pierwsze objawy kliniczne ciężkich powikłań septycznych występowały pomiędzy 6 a 10 dobą po operacji. W grupie chorych z ciężkimi powikłaniami u 6 chorych stwierdzono ropień wewnątrzbrzuszny, w tym u jednego chorego powikłany niedrożnością zrostową; u jednego chorego ropień trzustki i przestrzeni zaotrzewnowej w przebiegu przetoki trzustkowej; u 2 chorych zapalenie otrzewnej; u 2 chorych przetokę jelitową, masywne ropienie rany z wytrzewieniem. U 3 chorych z tej grupy stwierdzono jednocześnie zapalenie płuc lub zakażenie układu moczowego. W okresie okołooperacyjnym zmarło 2 chorych z powodu rozlanego zapalenia otrzewnej i cech niewydolności wielonarządowej. U wszystkich chorych z ciężkimi powikłaniami w badaniach mikrobiologicznych zidentyfikowano drobnoustrój odpowiedzialny za wystąpienie zakażenia septycznego. Spośród 11 chorych z ciężkimi powikłaniami 8 (72,7%) osób wymagało reoperacji, w tym: drenażu ropnia wewnątrzbrzusznego – 5 chorych, zszycia wytrzewienia – 2 chorych, resekcji zespolenia jelitowo-poprzeczniczego, odcinkowej resekcji jelita cienkiego i wytworzenia jejunostomii końcowej – 1 chory. U dwóch innych chorych wykonano nakłucie ropnia wewnątrzbrzusznego pod kontrolą usg. W grupie chorych bez powikłań pooperacyjnych najwyższe stężenie IL-6 notowano w pierwszej dobie po operacji (148,5±152,9 pg/ ml, p<0,001). Utrzymywało się ono na istotnie podwyższonym poziomie do 3 doby (47,3±58,1 pg/ml, p<0,001). W następnych dobach stężenie IL-6 stopniowo malało aż do wartości przedoperacyjnych (ryc. 1). W grupie chorych z powikłaniami w 1 i 3 dobie po operacji odnotowano znamiennie (p<0,001) wyższe stężenia IL6 w porównaniu z okresem przedoperacyjnym. Były one znacznie wyższe niż w grupie chorych bez powikłań i wynosiły odpowiednio 240,7±230,9 pg/ml i 58,0±48,1 pg/ml. W 7, 10 i 14 dobie stężenie IL-6 stopniowo zmniejszało się i wynosiło odpowiednio: 60,0±60,6 pg/ml, 41,7±38,5 pg/ml i 29,6±42,5 pg/ml. Stwierdzone w 7 i 10 dobie wartości były istotnie (p<0,05) wyższe niż w grupie chorych bez powikłań pooperacyjnych (ryc. 1). W grupie chorych z ciężkimi powikłaniami pomiędzy 1 a 14 dobą stężenie IL-6 było istotnie (p<0,01-0,05) wyższe niż u chorych bez powikłań pooperacyjnych. W pierwszej dobie odnotowano istotny statystycz-

823

tions occurred between the 6th and the 10th day after the operation. Considering the group of patients with severe complications, 6 patients were diagnosed with an intra-abdominal abscess, one complicated by adhesional obstruction; one with a pancreatic and retroperitoneal space abscess during the course of pancreatic fistula; peritonitis in 2 patients; and intestinal fistula, massive wound suppuration with eventration in 2 patients. Three patients were diagnosed with pneumonia and urinary system infections. Two patients died during the postoperative period, due to diffuse inflammation of the peritoneum and multiorgan failure. In case of all patients with severe complications, microorganisms responsible for the sepsis were identified. Amongst 11 patients with severe complications, 8 (72.7%) subjects required re-operation, including: drainage of the intra-abdominal abscess – 5 patients, suturing of the eventration – 2 patients, enterotransversostomy resection, segmental resection of the small intestine and creation of the final jejunostomy – 1 patient. In two other patients an USG-controlled puncture of the intra-abdominal abscess was undertaken. Considering the group of patients without postoperative complications the highest level of IL-6 was noted on the first day after the operation (148.5±152.9 pg/ml, p<0.001). The above-mentioned remained on a considerably elevated level, until the 3rd day (47.3±58.1 pg/ml, p<0.001). During the following days the level of IL-6 gradually decreased to reach preoperative levels (fig. 1). Considering the group of patients with complications, we noted significantly (p<0.001) higher IL-6 levels, in comparison to the preoperative period on the 1st and 3rd day after the operation. The levels were considerably higher than in the group without complications and amounted to 240.7±230.9 pg/ml and 58.0±48.1 pg/ml, respectively. On the 7th, 10th and 14th day, IL-6 levels gradually decreased amounting to 60.0±60.6 pg/ml, 41.7±38.5 pg/ml and 29.6±42.5 pg/ml, respectively. Values determined on the 7th and 10th day proved significantly (p<0.05) higher, in comparison to patients without postoperative complications (fig. 1). Considering the group with severe complications, between the 1st and 4th day, IL-6 levels were considerably (p<0.010.05) higher, in comparison to patients without postoperative complications. During the 1st


824

G. Lech i wsp.

Ryc. 1. Zmiany stężenia IL-6 u chorych poddawanych rozległym zabiegom bez — powikłań i z - - - powikłaniami pooperacyjnymi (*** – p<0,001 – w obrębie grupy; • – p<0,05 – pomiędzy grupami) Fig. 1. IL-6 concentration differences in patients undergoing extensive surgery without — and with - - postoperative complications (***- p<0.001 – within the group; • – p<0.05 – between groups)

nie (p<0,001) wzrost stężenia IL-6 do 308,4±287,4 pg/ml w porównaniu z okresem przedoperacyjnym. W 3 dobie stężenie IL-6 obniżyło się do poziomu 73,4±51,4 pg/ml, ale nadal było istotnie wyższe niż przed operacją. W kolejnych dobach obserwowano dalszy spadek stężenia IL-6 do 45,2±51,2 pg/ml w 14 dobie (ryc. 2). W grupie chorych bez powikłań stężenie CRP było istotnie (p<0,001) podwyższone między 1 a 3 dobą po operacji. Najwyższe wartości (136,3±70,4 mg/l) stwierdzono w 3 dniu po operacji (ryc. 3). W grupie chorych z powikłaniami pooperacyjnymi stężenie CRP było istotnie (p<0,001) podwyższone od 1 do 10 doby. Począwszy od 3 aż do 10 doby wartości były istotnie wyższe (p<0,001-0,05) niż u chorych bez powikłań pooperacyjnych (ryc. 3). U chorych z zakażeniami septycznymi najwyższe stężenie CRP (242,8±84,6 mg/l) odnotowano w 3 dobie po operacji. Między 3 a 10 dobą poziom CRP był istotnie (p<0,001-0,01) wyższy niż u chorych z prawidłowym przebiegiem pooperacyjnym (ryc. 4). OMÓWIENIE Rozległy uraz operacyjny wywołuje duże zmiany w hemodynamice, metabolizmie oraz odpowiedzi odpornościowej organizmu. Istotnym czynnikiem prowadzącym do zaburzeń

Ryc. 2. Zmiany stężenia IL-6 u chorych poddawanych rozległym zabiegom bez — powikłań i z - - - ciężkimi, septycznymi powikłaniami pooperacyjnymi (*** – p<0,001 – w obrębie grupy; • – p<0,05, n – p<0,01 – pomiędzy grupami) Fig. 2. IL-6 concentration differences in patients undergoing extensive surgery without — and with - - septic postoperative complications (*** – p<0.001 – within the group; • – p<0.05, n – p<0.01- between groups)

day, we noted a statistically significant (p<0.001) increase in the IL-6 level, amounting to 308.4±287.4 pg/ml, in comparison to the preoperative period. On the 3rd day, the IL-6 concentration decreased to 73.4±51.4 pg/ml, however, remaining considerably higher than before the operation. During the following days, we observed a further decrease in the IL-6 level, amounting to 45.2±51.2 pg/ml on the 14th day (fig. 2).

Ryc. 3. Zmiany stężenia CRP u chorych poddawanych rozległym zabiegom bez — powikłań i z - - - powikłaniami pooperacyjnymi (*** – p<0,001 – w obrębie grupy; • – p<0,05, s – p<0,001 – pomiędzy grupami) Fig. 3. CRP concentration differences in patients undergoing extensive surgery without — and with - - postoperative complications (*** – p<0.001 – within the group; • – p<0.05, s – p<0.001 – between groups)


Stężenie IL-6 we krwi jako wczesny wskaźnik ciężkich powikłań septycznych

Ryc. 4. Zmiany stężenia IL-6 u chorych poddawanych rozległym zabiegom bez — powikłań i z - - - ciężkimi, septycznymi powikłaniami pooperacyjnymi (*** – p<0,001 – w obrębie grupy; n – p<0,01, s – p<0,001 – pomiędzy grupami) Fig. 4. CRP concentration differences in patients undergoing extensive surgery without — and with - - septic postoperative complications (*** – p<0.001 – within the group; n – p<0.01, s – p<0.001- between groups)

odpowiedzi odpornościowej na uraz operacyjny są zmiany w produkcji cytokin, określanych czasami mianem hormonów układu immunologicznego. Cechą charakterystyczną cytokin jest przekazywanie informacji między komórkami. Wiążą się one ze specyficznymi receptorami komórkowymi, czego rezultatem jest aktywacja wielu procesów wewnątrzkomórkowych, w tym transkrypcji i translacji różnych białek. Dzięki temu mechanizmowi cytokiny mogą oddziaływać na komórki, ich różnicowanie się, proliferację, aktywację, czy wreszcie długość życia. Mogą także regulować produkcję innych cytokin zarówno o działaniu pro-, jak i przeciwzapalnym. Cytokiny są niezbędnym elementem każdej reakcji zapalnej, będącej odpowiedzią na uraz tkanek, niedokrwienie lub rozwijające się zakażenie. Nadmierne miejscowe wydzielanie cytokin prozapalnych może prowadzić do zespołu uogólnionej odpowiedzi zapalnej (systemic inflammatory response syndrom – SIRS), a następnie zespołu kompensacyjnej odpowiedzi przeciwzapalnej (compensatory anti-inflammatory response syndrom – CARS), co może prowadzić do rozwoju zespołu dysfunkcji wielonarządowej (MODS) i ostatecznie niewydolności wielonarządowej obarczonej wysoką śmiertelnością. Niewydolność wielonarządowa rozwija się u ok. 30% chorych po rozległych urazach operacyjnych powikłanych zakażeniem septycznym,

825

In case of the group without complications the CRP level was considerably (p<0.001) elevated between the 1st and 3rd day after the operation. The highest values (136.3±70.4 mg/l) were noted on the 3rd day after the operation (fig. 3). In the group of patients with postoperative complications the CRP level was significantly (p<0.001) increased from the1-st to the 10th day. Between the 3rd and 10th day, values were considerably higher (p<0.001-0.05) than in patients without postoperative complications (fig.3). Considering patients with septic infections the highest CRP level (242.8±84.6 mg/l) was recorded on the 3rd day after the operation. Between the 3rd and 10th day, the CRP level was significantly (p<0.001-0.01) higher than in patients with a regular postoperative course (fig. 4). DISCUSSION Extensive surgical trauma may lead towards significant hemodynamic, metabolic and immune response changes of the organism. The essential factor leading towards immune response disturbances following surgical trauma, includes changes in cytokines production, being sometimes defined as immune system hormones. The characteristic feature of cytokines consists in transmitting information between cells. They are connected with specific cell receptors, resulting in the activation of many intracellular processes including transcription and translation of various proteins. Owing to this mechanism cytokines can exert an effect on cells, their differentiation, proliferation, activation and life span. They can also regulate the production of other cytokines, both pro- and anti-inflammatory. Cytokines are a necessary element of every inflammatory reaction, being a response to tissue injury, ischemia or infection development. Excessive local secretion of pro-inflammatory cytokines may lead towards the systemic inflammatory response syndrome (SIRS) and compensatory anti-inflammatory response syndrome (CARS), which in turn lead to the multiorgan dysfunction syndrome (MODS), and finally to multiorgan failure (MOF) with an elevated mortality rate. MOF occurs in nearly 30% of patients after major surgical injuries with septic complications, amongst whom the death rate may reach the level of 60-80% (1, 2, 3, 6, 7, 9, 30).


826

G. Lech i wsp.

wśród których śmiertelność może sięgać nawet 60-80% (1, 2, 3, 6, 7, 9, 30). Spośród cytokin prozapalnych istotną rolę w rozwoju ostrej reakcji zapalnej odgrywa IL6. Interleukina-6 charakteryzuje się bardzo szerokim wachlarzem oddziaływań, przez co uznaje się ją za jeden z najważniejszych czynników regulujących odpowiedź odpornościową organizmu. Badania stężenia IL-6 we krwi obwodowej są coraz częściej wykorzystywane w monitorowaniu pooperacyjnych zaburzeń odporności (6, 10, 11, 12, 14-17, 19, 20, 22, 24-27, 31-38). Jak wykazały wyniki naszych badań u chorych po dużym urazie operacyjnym bez powikłań pooperacyjnych stężenie IL-6 w pierwszej dobie było istotnie wyższe – średnio 20krotnie (148,5 pg/ml) niż przed operacją. Podwyższone wartości utrzymywały się tylko do 3 doby po operacji. Na szczególną uwagę zasługuje fakt, że w grupie chorych z powikłaniami (lekkie i ciężkie) stężenie IL-6 osiągnęło w pierwszej dobie po operacji wartości znacznie wyższe (średnio 240,7 pg/ml) niż w grupie bez powikłań. W porównaniu z wynikami badań u chorych bez powikłań, w grupie chorych z powikłaniami, istotnie wyższe wartości stężenia IL-6 notowano w 7 i 10 dobie po operacji. Najprawdopodobniej było to związane z dalszym rozwojem powikłań pooperacyjnych. Wyniki omawianych badań są zgodne z obserwacjami innych autorów, którzy odnotowali wzrost stężenia tej cytokiny do 150-600 pg/ml po dużych zabiegach chirurgicznych. Zakres wzrostu stężenia IL-6 uzależniony był od rozległości urazu operacyjnego (14, 19, 35). Świadczyć to może o dużej czułości tego wskaźnika w ocenie rozległości zabiegu chirurgicznego (miejscowego urazu tkanek) u poszczególnych chorych we wczesnym okresie pooperacyjnym. Dla porównania cholecystektomia klasyczna wywoływała zwykle 6-7-krotny wzrost stężenia IL-6 utrzymujący się średnio przez 3 doby (16, 22, 34, 36). U chorych z ciężkimi powikłaniami stężenie IL-6 w pierwszej dobie osiągnęło jeszcze wyższy poziom. Było ono istotnie statystycznie, a zarazem ponad dwukrotnie wyższe (308,4 pg/ml), niż u chorych z prawidłowym przebiegiem pooperacyjnym. Istotnie wyższe niż u chorych bez powikłań stężenie IL-6 notowano w tej grupie chorych aż do 14 doby po operacji. Jak wykazały badania innych autorów utrzymujące się przez dłuższy czas po operacji wysokie stężenie IL-6 może być bardzo dobrym wskaźnikiem stopnia ciężkości powikłań poope-

Amongst pro-inflammatory cytokines, IL-6 seems most important in the development of the acute inflammatory reaction. A wide range of reactions characterizes IL-6, thus, being considered to be one of the most important factors regulating the immune response of the organism. Measurements of IL-6 in peripheral blood are more and more often applied during the monitoring of postoperative immunological disturbances (6, 10, 11, 12, 14-17, 19, 20, 22, 24-27, 31-38). Above-mentioned investigation results in case of patients after major surgery without postoperative complications, demonstrated that the IL-6 level on the 1st day was considerably higher – 20 times on average (148.5 pg/ml) than before the operation. Elevated values remained until the 3rd day after the operation. It should be mentioned that in the group of patients with complications (mild and severe), the level of IL6 amounted to much higher values on the 1st day after the operation (mean – 240.7 pg/ml), in comparison to the group without complications. As compared to results in patients without complications, in the group with complications, considerably higher IL-6 levels were noted on the7th and 10th day after the operation. This was probably connected with further development of postoperative complications. These results are consistent with other author’s observations. They noted after major surgical procedures, an increase in the cytokine concentration, amounting to 150-600 pg/ml. The range of IL-6 level increase depended on the size of surgical trauma (14, 19, 35). This, being evidence of the high sensitivity of the parameter in the assessment of the extensiveness of the surgical procedure (local tissue injury) in particular patients during the early postoperative period. In comparison, classic cholecystectomy used to cause a 6 to 7-fold increase of the IL-6 level, which remain for an average of 3 days (16, 22, 34, 36). In case of patients with severe complications, the IL-6 level on the 1st day reached even higher values. It was statistically significant, being twice higher (308.4 pg/ml) than in the patients with a regular postoperative course. A considerably higher IL-6 level was noted in the above-mentioned group until the 14-th day after the operation. Other authors noted that the high level of IL-6, remaining for a long time after the operation proved to be a very good indicator of the severity of postoperative com-


Stężenie IL-6 we krwi jako wczesny wskaźnik ciężkich powikłań septycznych

racyjnych i rozwoju SIRS, ściśle korelującym z podwyższoną śmiertelnością (6, 10, 11, 14, 15, 25, 26, 27). Stwierdzono, że ocena tego parametru jest szczególnie istotna we wczesnym okresie pooperacyjnym, ponieważ SIRS może prowadzić do znacznej depresji funkcji immunologicznych (CARS), niewydolności wielonarządowej i śmierci chorych (25, 39). Wyniki naszych badań wskazują, że IL-6 jest bardzo dobrym, wczesnym wskaźnikiem rokowniczym ciężkich powikłań pooperacyjnych. Należy podkreślić, iż poprzez oznaczenie stężenia IL-6 już w pierwszej dobie po operacji można z dużym prawdopodobieństwem wyróżnić chorych, którzy są zagrożeni rozwojem ciężkich powikłań septycznych. Pozwala to na podjęcie czynności zmierzających do wczesnego wykrycia, zmniejszenia lub w niektórych przypadkach nawet wyeliminowania tego zagrożenia poprzez np. wczesną diagnostykę ognisk zakażenia, odpowiednią antybiotykoterapię, czy wcześniejszą interwencję terapeutyczną wspomagającą funkcje układu odpornościowego (np. leczenie żywieniowe). Interleukina-6 jest cytokiną odpowiedzialną za produkcje białek ostrej fazy w wątrobie. Oznacza to, że konsekwencją stymulacji hepatocytów przez IL-6 jest wzrost wydzielania m.in. białka C-reaktywnego (CRP) do krążenia wrotnego, a następnie obwodowego (10, 23, 40-43). Wynika stąd silna korelacja pomiędzy stężeniami IL-6 i CRP u chorych po urazie operacyjnym. Stwierdzono, że IL-6 pojawia się we krwi obwodowej średnio o 48 godzin wcześniej niż CRP i aż o 3-5 dni wcześniej w porównaniu z innymi białkami ostrej fazy (10, 27, 44, 45). Wyniki badań własnych wykazały, że w grupie chorych bez oraz z powikłaniami wartości CRP w pierwszej dobie po operacji były zbliżone. Począwszy od 3 aż do 10 doby stężenie CRP w grupie chorych z powikłaniami było istotnie statystycznie wyższe niż u chorych z prawidłowym przebiegiem pooperacyjnym. Najwyższe wartości CRP stwierdzono u chorych z ciężkimi powikłaniami i były one od 3 do 10 doby po operacji istotnie wyższe niż u chorych bez powikłań. Dla porównania warto przypomnieć, że istotne różnice w stężeniu IL-6 w tych grupach chorych obserwowano już od pierwszej doby po operacji. Wzrost CRP pojawiający się w grupie chorych z powikłaniami septycznymi dopiero w 3 dobie powoduje, że jest to marker o mniejszym znaczeniu rokowniczym niż ocena IL-6. Potwierdzają to wyniki badań innych autorów.

827

plications and SIRS development, strictly correlating with the increased mortality rate (6, 10, 11, 14, 15, 25, 26, 27). It was found that the evaluation of this parameter proved particularly essential during the early postoperative period, since SIRS may lead towards a considerable depression of immunological functions (CARS), multiorgan failure and patient death (25, 39). The study results demonstrated that IL-6 is a very good, early, prognostic parameter of severe postoperative complications. It should be emphasized that by measuring IL-6 levels as early as on the 1st day after surgery it is possible to distinguish with high probability, patients who are at risk of severe septic complications. This enables to take action aiming at early detection, decreasing or in some cases even getting rid of the danger through early diagnostics of inflammatory foci, appropriate antibiotic therapy, or earlier therapeutical actions supporting immune system functioning (parenteral or enteral nutrition). IL-6 is a cytokine that is responsible for the production of acute phase proteins in the liver. Thus, hepatocytes’ stimulation by IL-6 leads towards the increase in the secretion of (among others) CRP to the portal and peripheral circulation (10, 23, 40- 43). This results in the strong correlation between IL-6 and CRP levels in patients after surgical trauma. It has been found that IL-6 appears in peripheral blood, 48 hours before CRP and up to 3-5 days earlier, as compared to other acute phase proteins (10, 27, 44, 45). Study results demonstrated that in the group of patients with or without complications, CRP values on the 1st day after the operation were similar. Between the 3rd and 10th day, CRP levels in the group of patients with complications were statistically higher, in comparison to patients with normal postoperative course. The highest levels of CRP were noted in patients with severe complications, being significantly higher, in comparison to patients without complications, between the 3-rd and 10-th days. It is worth noting, for comparison, that considerable differences in IL-6 levels in these groups of patients were noted as early as the 1st day after the operation. The CRP level increase in the group of patients with septic complications, which only appeared on the 3rd day after the operation, proved that CRP is not as important a prognostic marker as the IL-6 le-


828

G. Lech i wsp.

Obserwowali oni średnio 48-godzinne opóźnienie we wzroście stężenia CRP w porównaniu z IL-6 u chorych z ciężkimi powikłaniami pooperacyjnymi (10, 27, 44, 45).

vel. Other authors confirmed these results. They noted a mean 48-hour delay in the increase of the CRP level, as compared to the IL-6 level in patients with severe postoperative complications (10, 27, 44, 45).

WNIOSKI Przedstawione wyniki badań pokazują, że monitorowanie we krwi obwodowej poziomu wybranych cytokin prozapalnych u chorych po rozległych operacjach umożliwia wykrycie zaburzeń odpowiedzi humoralnej na duży uraz operacyjny. Istotnie wyższe stężenia IL-6 stwierdzane we krwi obwodowej już od pierwszej doby po rozległej operacji mają związek z późniejszym rozwojem ciężkich powikłań. Ma to ważne znaczenie praktyczne we wczesnym rozpoznaniu zwiększonej odpowiedzi pro- i przeciwzapalnej, sprzyjającej rozwojowi powikłań pooperacyjnych. Monitorowanie stężenia CRP ma również istotne znaczenie we wczesnym rozpoznaniu zwiększonej reakcji zapalnej na uraz operacyjny, wyprzedzającej wystąpienie powikłań pooperacyjnych. W porównaniu z oceną stężenia IL-6 u chorych z ciężkimi powikłaniami pooperacyjnymi podwyższone wartości CRP występują jednak później, co zmniejsza przydatność tego badania we wczesnym rozpoznawaniu powikłań.

CONCLUSIONS The above-mentioned results demonstrated that the monitoring of selected pro-inflammatory cytokine levels in patients undergoing extensive surgery enabled to detect humoral response disturbances following major surgical trauma. Considerably increased IL-6 levels measured in peripheral blood, as early as the 1st day after extensive surgical procedures were related to the occurrence of severe complications. It is of practical importance for the early diagnosis of the increased pro- and anti-inflammatory response, being favorable to postoperative complications. CRP monitoring is also of importance for the early diagnosis of the increased inflammatory reaction towards surgical trauma, followed by postoperative complications. In comparison to IL-6 level assessment, the increased values of CRP in patients with severe complications occur much later, which decreases the usefulness of this test during the early complication diagnosis.

PIŚMIENNICTWO / REFERENCES 1. Bone RC, Fisher CJ, Clemmer TP: A controlled clinical trial of high-dose methylprednisolone in the treatment of severe sepsis and septic shock. N Eng J Med 1987; 317: 653-58. 2. Cain BS, Meldrum DR, Harken AH i wsp.: The physiologic basis for anticytokine clinical trials in the treatment of sepsis. J Am Col Surg 1998; 186: 337-51. 3. Goldie AS, Fearon CH, Ross JA i wsp.: Natural cytokine antagonists and endogenous antiendotoxin core antibodies in sepsis syndrome. JAMA 1995; 274: 172-77. 4. Lesslauer A, Tabuchi H, Gentz R: Recombinant soluble tumor necrosis factor receptor proteins protect mice from lipopolysacharide-induced lethality. Eur J Imm 1991; 21: 2883-89. 5. Marshall JC, Cook DJ, Christou NC: Multiple organ dysfunction score: a reliable descriptor of a complex clinical outcome. Crit Care Med 1995; 23: 1638-52. 6. Napolitano LM, Faist E, Wichmann MW i wsp.: Immune dysfunction in trauma. Surg Clin N Am 1999; 79: 1385-16. 7. Partrick DA, Moore EE, Moore FA i wsp.: Release of anti-inflammatory mediators after major torso

trauma correlates with the development of postinjury multiple organ failure. Am J Surg 1999; 178: 564-69. 8. Tran DD, Groenveld AB, van der Meulen J: Age, chronic disease, sepsis, organ system failure, and mortality in medical intensive care unit. Crit Care Med 1990; 18: 474-79. 9. Zeigler EJ, Fisher CJ, Sprung CL: Treatment of gram-negative bacteriemia and septic shock with HA-1A human monoclonal antibody against endotoxin. N Eng J Med 1991; 324: 429-36. 10. Baigrie RJ, Lamont PM, Kwiatkowski D i wsp.: Systemic cytokine response after major surgery. Br J Surg 1992; 79: 757-60. 11. Biffl WL, Moore EE, Moore FA i wsp.: Interleukin-6 in the injured patient. Marker of injury or mediator of inflammation? Ann Surg 1996; 224: 647-64. 12. Cruickshank AM, Fraser WD, Burns HJG: Response of serum interleukin-6 in patients undergoing surgery of varying severity. Clin Science 1990; 79: 161-65. 13. Decker D, Schondorf M, Bidlingmaier F i wsp.: Surgical stress induces a shift in the type-1/type-2 T-helper cell balance, suggesting down-regulation of cell-mediated and up-regulation of antibody me-


Stężenie IL-6 we krwi jako wczesny wskaźnik ciężkich powikłań septycznych

diated immunity commensurate to the trauma. Surgery 1996; 119: 316-25. 14. Donati A, Battisti D, Recchioni A i wsp.: Predictive value of interleukin 6 (IL-6), interleukin 8 (IL8) and gastric intramucosal pH (pH-i) in major abdominal surgery. Int Care Med 1998; 24: 329-35. 15. Fugger R, Zadrobilek E, Gotzinger P i wsp.: Perioperative TNFa and IL-6 concentrations correlate with septic state, organ function, and APACHE II scores in intra-abdominal infection. Eur J Surg 1993; 159: 525-29. 16. Gupta A., Watson D.I.: Effect of laparoscopy on immune function. Br J Surg 2001; 88: 1296-06. 17. Haupt W, Riese J, Mehler C i wsp.: Monocyte function before and after surgical trauma. Dig Surg 1998; 15: 102-04. 18. Lin E, Calvano SE, Lowry SF: Inflammatory cytokines and cell response in surgery. Surgery 2000; 127: 117-26. 19. Rowlands TE, Homer-Vanniasinkam SH: Proand anti-inflammatory cytokine release in open versus endovascular repair of abdominal aortic aneurysm. Br J Surg 2001; 88: 1335-40. 20. Shenkin A, Fraser WD, Series J: The serum interleukin-6 response to elective surgery. Lymphokine Res 1989; 8: 123-28. 21. Wortel CH, Van Deventer SJ, Aarden LA i wsp.: Interleukin-6 mediates host defense responses induced by abdominal surgery. Surgery 1993; 114: 564-70. 22. Grzelak I, Olszewski WL, Zaleska M i wsp.: Blood cytokine levels rise even after minor surgical trauma. J Clin Imm 1996; 16: 159-64. 23. Nishimoto N, Yoshizaki K, Tagoh H: Elevation of serum interleukin-6 prior to acute phase protein in the inflammation by surgical operation. Clin Imm&Immunopath 1989; 50: 399-401. 24. Riche F, Dosquet C, Panis Y i wsp.: Levels of portal and systemic blood cytokines after colectomy in patients with carcinoma or Crohn’s disease. J Am Col Surg 1995; 180: 718-24. 25. Bone RC: Immunologic dissonance: a continuing evolution in our understanding of the systemic inflammatory response syndrome (SIRS) and the multiple organ dysfunction syndrome (MODS). Ann Int Med 1996; 125: 680-87. 26. Kragsbjerg P, Holmberg H, Vikerfors T: Serum concentrations of interleukin-6, tumor necrosis factor-a, and C-reactive protein in patients undergoing major operations. Eur J Surg 1995; 161: 17-22. 27. Kristiansson M, Soop M, Saraste L i wsp.: Postoperative circulating cytokine patterns – the influence of infection. Int Care Med 1993; 19: 395-400. 28. Tilg H, Trehu E, Atkins MB i wsp.: Interleukin6 (IL-6) as anti-inflammatory cytokine: Induction of circulating IL-1 receptor antagonist and soluble tumor necrosis factor receptor p55. Blood 1994; 83: 113-19. 29. Bone RC, Balk RA, Cerra FB i wsp.: Definitions for sepsis and organ failure and guidelines for the Pracę nadesłano: 10.02.2005 r. Adres autora: 02-097 Warszawa, ul. Banacha 1a

829

use of innovative therapies in sepsis. Chest 1992; 101: 1644-55. 30. Silver GM, Fink MP: Possible role for anti- or pro-inflammatory therapies in the management of sepsis. Surg Clin N Am 1994; 74: 711-23. 31. Badia JM, Whawell SA, Scott-Coombes DM: Peritoneal and systemic cytokine response to laparotomy. Br J Surg1996; 83: 347-48. 32. Baxevanis CN, Papilas K, Dedoussis GV i wsp.: Abnormal cytokine serum levels correlate with impaired cellular immune responses after surgery. Clin Imm&Immunopath 1994; 71: 82-87. 33. van Berge Henegouwen MI, van der Poll T, van Deventer SJH i wsp.: Peritoneal cytokine release after elective gastrointestinal surgery and postoperative complications. Am J Surg 1998; 175: 311-16. 34. Bruce DM, Smith M, Walker C i wsp.: Minimal access surgery for cholelithiasis induces an attenuated acute phase response. Am J Surg 1999; 178: 232-34. 35. Haupt W, Hohenberger W, Mueller R i wsp.: Association between preoperative acute phase response and postoperative complications. Eur J Surg 1997; 163: 39-44. 36. Kloosterman T, von Bloomberg ME, Borgstein P i wsp.: Unimpaired immune functions after laparoscopic cholecystectomy. Surgery 1994; 115: 424-28. 37. Ohzato H, Yoshizaki K, Nishimoto N i wsp.: Interleukin-6 as a new indicator of inflammatory status: detection of serum levels of interleukin-6 and C-reactive protein after surgery. Surgery 1992; 111: 201-09. 38. Tsukada K, Katoh H, Shiojima M: Concentrations of cytokines in peritoneal fluid after abdominal surgery. Eur J Surg 1993; 159: 475-79. 39. Bone RC, Grodzin CJ, Balk RA: Sepsis: a new hypothesis for pathogenesis of the disease process. Chest 1997; 112: 235-43. 40. Gauldie J, Northemann W, Fey GH: IL-6 functions as an exocrine hormone in inflammation. Hepatocytes undergoing acute phase responses require exogenous IL-6. J Imm 1990; 144: 3804-08. 41. Geiger T, Andus T, Klapproth J i wsp.: Induction of rat acute phase proteins by interleukin-6 in vivo. Eur J Imm 1988; 18: 717-21. 42. Hasselgren PO, Pederson P, Sax HC i wsp.: Current concepts of protein turnover and amino acid transport in liver and skeletal muscle during sepsis. Arch Surg 1988; 123: 992-99. 43. Marinkovic S, Jahreis GP, Wong GG i wsp.: Interleukin-6 modulates the synthesis of the specific set of acute phase plasma proteins in vivo. J Imm 1989; 142: 808-12. 44. Colley CM, Fleck A, Goode AW i wsp.: Early time course of the acute phase protein response to tissue injury. Crit Care Med 1987; 36: 203-07. 45. Stewart RJ, Marsden PA: Biologic control of the tumour necrosis factor and interleukin-1 signaling cascade. Am J Kidn Dis 1995; 25: 954-66.


830

G. Lech i wsp.

KOMENTARZ / COMMENTARY Autorzy pracy oceniali dynamikę stężeń IL-6 w surowicy krwi u chorych onkologicznych poddawanych rozległym zabiegom chirurgicznym, z prawidłowym i powikłanym przebiegiem pooperacyjnym. Oceniano także poziom jednego z białek ostrej fazy (CRP). Autorzy dowodzą, że istotne wyższe stężenie IL-6 już od pierwszego dnia po operacji ma związek z późniejszym wystąpieniem ciężkich powikłań pooperacyjnych. Ma to praktyczne znaczenie dla wczesnego rozpoznania powikłań, wczesnego rozpoznania i leczenia np. zapalenia otrzewnej. Wczesne rozpoznania i leczenie wpływa na rokowanie i poprawę wyników leczenia. Monitorowanie poziomu białka ostrej fazy CRP ma również istotne znaczenie (wg Autorów) we wczesnym rozpoznaniu zwiększonej reakcji zapalnej na uraz operacyjny, wyprzedzającej wystąpienie powikłań pooperacyjnych. Należy pamiętać, że po każdej operacji rozwija się SIRS o różnym stopniu nasilenia i jest to reakcja prawidłowa mieszcząca się w granicach fizjologicznej odpowiedzi na uraz (operację). W warunkach zagrażających powikłań, poziom markerów reakcji zapalnej wzrasta nieproporcjonalnie wysoko. I takie wysokie poziomy mogą mieć wartość rokowniczą. Między innymi ocena poziomu IL-6 służy do monitorowania stopnia nasilenia ogólnoustrojowej reakcji zapalnej SIRS. Po urazie (zabiegu chirurgicznym) poziom IL-6 wzrasta w ciągu 60 min, osiągając szczyt pomiędzy 4-6 godziną i ten podwyższony poziom utrzymuje się przez 10 dni. Poziom krążącej IL-6 jest proporcjonalny do stopnia uszkodzenia tkanek podczas operacji. Wzrasta także w przebiegu posocznicy. Poziom IL-6 wzrasta we krwi wcześniej o 24-36 godzin aniżeli CRP. Wiadomo obecnie, że IL-6 ma działanie przeciw i prozapalne.

The Authors of the above-mentioned study evaluated the dynamism of IL-6 concentrations in oncological patients subject to extensive surgical procedures, both followed by an uneventful postoperative course, as well as with complications. Additionally, the Authors evaluated one of many acute phase proteins (CRP). The Authors demonstrated that the increased IL-6 concentration, since the first day after the operation is connected with the occurrence of severe postoperative complications. This seems to be of practical value, considering early complication diagnosis, as well as diagnosis and treatment of peritonitis, for example. Early diagnosis and treatment influences prognosis, as well as improved management results. Monitoring of the CRP level is also of importance during the early diagnosis of an inflammatory reaction following surgical trauma, preceding the development of postoperative complications. One should not forget that after each operation SIRS develops, being considered as a physiological reaction to surgical trauma. In danger of complication occurrence the level of inflammatory reaction markers significantly increases. Such elevated levels may be of prognostic value. Monitoring of the IL-6 level renders possible the evaluation of the degree of the multisystem inflammatory reaction (SIRS). Following trauma the level of IL-6 increases during the first 60 minutes, reaching its peak after 4-6 hours. For the next ten days the level of IL-6 remains elevated. The level of IL-6 is proportional to the degree of tissue damage during the surgical procedure. Additionally, the above-mentioned is increased in case of sepsis. The level of IL-6 increases 24-36 hours before that of CRP. Additionally, one can observe the pro- and anti-inflammatory activity of IL-6. Prof. dr hab. Krzysztof Bielecki Klinika Chirurgii Ogólnej i Gastroenterologicznej CMKP w Warszawie


POLSKI PRZEGLĄD CHIRURGICZNY 2005, 77, 8, 831–842

ANALIZA PLOIDII DNA W LECZONYCH OPERACYJNIE NOWOTWORACH JELITA GRUBEGO ANALYSIS OF DNA PLOIDY IN SURGICALLY TREATED COLORECTAL CARCINOMA PATIENTS

ROBERT OLEWIŃSKI1, WIKTOR BEDNARZ1, ANTONI OGORZAŁEK2 Z I Katedry i Kliniki Chirurgii Ogólnej, Gastroenterologicznej i Endokrynologicznej AM we Wrocławiu1 (1st Departament of General, Gastroenterologic and Endocrine Surgery, Medical University in Wrocław) Kierownik: prof. dr hab. J. Dawiskiba Z Zakładu Zoologii Ogólnej Instytutu Zoologii Uniwersytetu Wrocławskiego2 (Chair of General Zoology, Institute of Zoology, University in Wrocław) Kierownik: prof. dr hab. A. Ogorzałek

Celem pracy było zastosowanie cytometrii obrazowej do zbadania ploidii DNA w komórkach gruczolakoraka jelita grubego. Materiał i metodyka. Badania prowadzono na materiale pooperacyjnym pochodzącym od 20 pacjentów, którzy w latach 1999-2002 przebyli w I Katedrze i Klinice Chirurgii Ogólnej, Gastroenterologicznej i Endokrynologicznej AM we Wrocławiu zabieg resekcyjny w przebiegu gruczolakoraka jelita grubego. Badanie przeprowadzono we współpracy z Instytutem Zoologii Uniwersytetu Wrocławskiego. Całość materiału wybarwiono z zastosowaniem metody Feulgena. Ploidię DNA w komórkach gruczolakoraka oraz przyległej, mikroskopowo prawidłowej błony śluzowej jelita grubego, oceniano z zastosowaniem cytometrii obrazowej. Wyniki. Analiza zgromadzonego materiału wykazała, że w badanej grupie pacjentów w 75% przypadków rak gruczołowy jelita grubego zbudowany był z komórek aneuploidalnych. Nie stwierdzono istotnej zależności pomiędzy aneuploidią komórek guza a płcią i wiekiem pacjenta, stopniem zaawansowania klinicznego ani lokalizacją guza pierwotnego. Wnioski. Uzyskane wyniki porównano z danymi dostępnymi w piśmiennictwie. Porównanie to potwierdziło wiarygodność wybranej metody. Wydaje się, że może ona znaleźć zastosowanie w rutynowej diagnostyce raka gruczołowego jelita grubego. Słowa kluczowe: gruczolakorak jelita grubego, ploidia DNA, cytometria obrazowa Aim of the study was to analyze DNA ploidy in colorectal adenocarcinoma cells by means of image cytometry. Material and methods. The study group comprised postoperative specimens of 20 patients operated due to colorectal adenocarcinoma during the period between 1999-2002, at the I Department of General, Gastroenterological and Endocrine Surgery, Medical Academy in Wrocław. The investigation was undertaken in cooperation with the Institute of Zoology. All specimens were stained by means of Feulgen’s technique. The overall amount of genetic material was assessed by means of image cytometry in cells of colorectal cancer and adjacent normal colonic mucosa. Results. Analysis of the collected material demonstrated that in 75% of cases, adenocarcinoma cells were aneuploid. There was no significant correlation between cellular aneuploidy and patient age, gender, clinical stage and primary tumor localization. Conclusions. The obtained results were compared to available literature data. The comparison demonstrated that the presented technique proved reliable and obtained results were similar to literature data. DNA ploidy analysis may become an important part of colorectal adenocarcinoma diagnosis. Image cytometry is a promising method that may be introduced into clinical practice. Key words: colorectal cancer, DNA ploidy, image cytometry


832

R. Olewiński i wsp.

Rak gruczołowy okrężnicy i odbytnicy jest jednym z najbardziej istotnych problemów współczesnej chirurgii i onkologii. Liczba nowych przypadków stwierdzanych każdego roku na świecie sięga 570 tys., w Polsce zaś rak ten stanowi najczęściej rozpoznawany nowotwór przewodu pokarmowego (1, 2). Rozwój raka jelita grubego jest długim i złożonym procesem trwającym co najmniej 15-20 lat. Jedna z hipotez, próbujących wyjaśnić w jaki sposób komórki prawidłowej błony śluzowej jelita grubego przekształcają się w komórki potencjalnie śmiertelnego nowotworu, oparta jest na zaburzeniu całkowitej liczby chromosomów jądrowych. Prawidłowe komórki błony śluzowej jelita grubego są (podobnie jak większość komórek ustroju ludzkiego) diploidalne, czyli zawierają 23 pary chromosomów. W trakcie procesu karcynogenezy liczba ta może ulec zmianie w wyniku utraty bądź zwiększenia ilości niektórych chromosomów, co w rezultacie może prowadzić do powstania linii komórek aneuploidalnych, a więc zawierających nieprawidłową liczbę chromosomów. Istnieje obecnie powszechna zgodność co do tego, że komórki z nieprawidłową liczbą chromosomów wytwarzają większe bądź mniejsze ilości różnorodnych białek, co może prowadzić do ich enzymatycznej i/lub hormonalnej niestabilności. Ponieważ prawidłowy fenotyp komórki jest każdorazowo zależny od bardzo precyzyjnej równowagi poszczególnych białek wewnątrzkomórkowych, aneuploidia może prowadzić do poważnych zmian w funkcjonowaniu komórki (3). Wielu autorów jest obecnie zgodnych, że opisana niestabilność enzymatyczna komórek nabłonka jelita grubego może być odpowiedzialna za ich transformację nowotworową (3, 4). Hipotezę tę dodatkowo wspiera opisana stosunkowo niedawno statystycznie znamienna pozytywna zależność pomiędzy aneuploidią a występowaniem zmutowanej wersji genu p53 w komórkach raka gruczołowego okrężnicy i odbytnicy (5, 6, 7). Szczegółowe badania wykazały, że współistnienie opisanych dwóch cech jest charakterystyczne jedynie dla komórek nowotworu złośliwego i nie występuje w przypadku polipów hiperplastycznych, gruczolaków, ani nawet gruczolaków z ogniskami nasilonej dysplazji (carcinoma in situ) (7). Ostatnia dekada przyniosła wiele publikacji poświęconych różnorodnym aspektom aneuploidii DNA w raku jelita grubego. Jednym z

Adenocarcinoma of the colon and rectum is a major problem of contemporary surgery and oncology. The number of new cases diagnosed every year, worldwide amounts to 570 000, and in Poland it is currently the most common malignancy of the gastrointestinal tract (1, 2). The development of colorectal cancer is a long and complicated process lasting at least 15-20 years. One of the hypotheses explaining how a normal cell of the colorectal mucosa may change into a potentially fatal malignant mass is based on changes in the overall number of nuclear chromosomes. Normal colonic mucosa cells (like the majority of cells in the human body) are diploid (contain 23 pairs of chromosomes). During the course of carcinogenesis this number may change, due to loss or duplication of some chromosomes, which finally leads towards the formation of an aneuploid cellular clone (number of chromosomes differing from diploid cells). It is now widely accepted that cells with an improper number of chromosomes can produce lower or higher amounts of numerous proteins, which results in their enzymatic and/or hormonal imbalance. As the proper phenotype of each cell depends on the very fine balance and cooperation of different intracellular proteins, aneuploidy can lead towards significant cellular functioning changes (3). Many authors currently agree that such enzymatic imbalance of large bowel cells may be sufficient for their malignant transformation (3, 4). This hypothesis has been supported by the lately described statistically significant positive correlation between aneuploidy and mutation of p53 oncogene in colorectal cancer cells (5, 6, 7). Further analysis revealed that the coexistence of these two features proved characteristic only in case of malignant cells, not seen in cells of hyperplastic polyps, adenomas and adenomas with foci of severe dysplasia (carcinoma in situ) (7). The past decade brought numerous publications devoted to different aspects of DNA aneuploidy, considering colorectal carcinoma. One of the mostly discussed problems is the choice of the proper technique for the determination of the cellular ploidy condition. The available methods comprise flow cytometry and image cytometry. The most popular method is the well-known flow cytometry, which has been widely used to study cellular morphology for many years. The


Analiza ploidii DNA w leczonych operacyjnie nowotworach jelita grubego

dyskutowanych problemów jest wybór najwłaściwszej metody dla ustalenia ploidii komórek nowotworu. Dostępne obecnie metody obejmują cytometrię przepływową oraz cytometrię obrazową. Najpopularniejszą metodą jest cytometria przepływowa, która jest stosowana do badania morfologii komórek od wielu lat. Popularność tej techniki odzwierciedla fakt, że większość publikacji poświęconych zagadnieniom ploidii DNA w raku jelita grubego oparta jest na pomiarach przeprowadzonych z jej zastosowaniem (7-11). Cytometria obrazowa jest metodą alternatywną wobec cytometrii przepływowej (12, 13). Możliwość praktycznego zastosowania tej metody jest wynikiem wprowadzenia do szerokiego użycia sprzętu cyfrowego umożliwiającego automatyczną analizę obrazu, który przesyłany jest z kamery sprzężonej z mikroskopem bezpośrednio do pamięci komputera (14). Szczegółowa analiza zapisanego obrazu przeprowadzana jest z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania. Umożliwia to, m.in. pomiar stężenia różnorodnych substancji, takich jak jony, białka czy też DNA. Pomiar taki wymaga zastosowania specyficznych przeciwciał znakowanych fluorochromami, które skierowane są przeciwko poszczególnym strukturom komórkowym. Analiza może być także niekiedy przeprowadzona na podstawie tradycyjnych metod barwienia. Jedną z takich metod jest metoda Feulgena, w której intensywność reakcji barwnej jest wprost proporcjonalna do całkowitej ilość materiału genetycznego zawartego w jądrze komórkowym, co bezpośrednio odpowiada polodii DNA jądrowego (15). Porównanie cytometrii przepływowej i cytometrii obrazowej pozwala ocenić wady i zalety obu technik. Cytometria obrazowa jest metodą wolniejszą i bardziej czasochłonną, tak więc całkowita ilość badanych komórek jest zwykle znacznie mniejsza niż w przypadku zastosowania cytometrii przepływowej. Metoda ta nie daje także możliwości mechanicznego oddzielenia poszczególnych populacji komórkowych, co jest możliwe w przypadku cytometrii przepływowej. Istnieją jednak pewne właściwości cytometrii obrazowej, stanowiące niekiedy o jej przewadze nad cytometrią przepływową i czyniące tę technikę szczególnie obiecującą dla codziennej praktyki klinicznej. Analizowany materiał ma w przypadku cytometrii

833

popularity of this method was confirmed by the fact that in the majority of publications DNA ploidy was assessed by means of flow cytometry (7-11). Image cytometry was introduced as an alternative method to flow cytometry (12, 13). The practical use of this method resulted from the rapid development of digital equipment, which led to the introduction of devices enabling automatic analysis of images. These images are first recorded by the camera bound to a microscope and then sent to the computers operative memory (14). Detailed assessment of the recorded images was performed by specialized software. This enabled the measurement of the concentration of different substances, such as ions, proteins or DNA. This measurement requires the use of specific flurochrome bound antibodies directed against particular cellular structures. However, sometimes, such analysis can be performed with the use of traditional histochemical staining. This includes Feulgen’s staining in which the intensity of the color reaction is directly proportional to the overall amount of genetic material considering the cells’ nucleus and directly reflecting DNA ploidy (15). Comparison of flow cytometry and image cytometry revealed advantages and disadvantages of the latter method. Image cytometry is a rather slow and time consuming method thus, the number of analyzed cells can by no means be as high as in case of flow cytometry. It does not render the possibility for the mechanical isolation of any cellular population. However, some features of image cytometry give it substantial advantage over flow cytometry and render this technique especially promising in terms of everyday use, considering clinical practice. The analyzed material assumes the form of typical slides for microscopic analysis with fully preserved tissue anatomy. This enables to compare data, obtained by means of image cytometry with histological features of the analyzed cells, and their relation to surrounding tissues (for example – infiltration in case of malignancies). The material analyzed by means of image cytometry can be easily stored and its histological and cytometric assessment can be repeated at any feasible time. Equipment used during image cytometry comprises an optic microscope, camera and special software, which can be run on virtually every personal compu-


834

R. Olewiński i wsp.

obrazowej postać tradycyjnych preparatów mikroskopowych, co pozwala na zachowanie mikroskopowej anatomii tkanki. Umożliwia to porównanie danych uzyskanych metodą cytometrii obrazowej z histologicznymi cechami analizowanych komórek i ich stosunku do sąsiednich tkanek (np. naciekania w przypadku nowotworów). Materiał analizowany metodą cytometrii obrazowej może być z łatwością przechowywany, jego ocena zaś histologiczna i cytometryczna wielokrotnie powtarzana. Sprzęt stosowany w pomiarach metodą cytometrii obrazowej obejmuje mikroskop optyczny sprzężony z kamerą oraz odpowiednie oprogramowanie, które może być zainstalowane praktycznie na każdym komputerze osobistym. Najnowsze dostępne oprogramowanie umożliwia nawet całkowicie automatyczną komputerową analizę różnorodnych elementów obrazu mikroskopowego w obszarze wcześniej ustalonym przez osobę prowadzącą pomiary. Celem badania była ocena możliwości zastosowania cytometrii obrazowej do określenia ploidii DNA w raku gruczołowym jelita grubego. Ploidię DNA określano w komórkach nowotworu i w komórkach prawidłowej błony śluzowej jelita grubego. Metoda pomiaru została opracowana we współpracy z Instytutem Zoologii Uniwersytetu Wrocławskiego. MATERIAŁ I METODYKA Wszystkie pomiary przeprowadzono na materiale uzyskanym dzięki uprzejmości Zakładu Anatomii Patologicznej AM we Wrocławiu. Obejmował on preparaty pooperacyjne 20 pacjentów wybranych losowo z dużej grupy chorych, którzy w latach 1999-2002 przebyli w I Katedrze i Klinice Chirurgii Ogólnej, Gastroenterologicznej i Endokrynologicznej AM we Wrocławiu zabieg resekcyjny z powodu raka okrężnicy lub odbytnicy. W grupie tej znalazło się 11 mężczyzn i 9 kobiet w wieku od 48 do 83 lat. Poniżej przedstawiono podział badanej grupy pod względem lokalizacji guza pierwotnego oraz stopnia zaawansowania klinicznego w zmodyfikowanej skali Dukesa. Lokalizacja guza pierwotnego: – prawa połowa okrężnicy – 3 pacjentów, – lewa połowa okrężnicy – 4 pacjentów, – esica – 8 pacjentów, – odbytnica – 5 pacjentów. Stopień zaawansowania wg Dukesa:

ter. Latest software offers even the possibility of automatic analysis of different features of microscopic view in the picture area chosen by the researcher. The study was designed to examine DNA ploidy in cases of colorectal adenocarcinoma by means of image cytometry. DNA ploidy was established in adenocarcinoma cells and normal colonic mucosa cells from areas outside the malignant lesion. The method of analysis was designed in cooperation with the Institute of Zoology, Wrocław University. MATERIAL AND METHODS All analyses were performed on material kindly delivered by the Department of Pathology, Medical University in Wrocław. The above-mentioned consisted of postoperative specimens from 20 patients subject to surgical intervention, due to colorectal adenocarcinoma. All patients were randomly chosen from a large group of patients, who during the period between 1999-2002 underwent surgical resection procedures, at the I-st Department of General, Gastroenterological and Endocrine Surgery, Medical University in Wrocław. The study group comprised 11 men and 9 women, aged between 48 and 83 years. The localization of the primary tumor and clinical staging, according to modified Dukes’ classification was presented below. Tumor localization: – right side of the colon – 3 patients, – left side of the colon – 4 patients, – sigmoid colon – 8 patients, – rectum – 5 patients. Dukes’ classification (staging): – Dukes B – 11 patients, – Dukes C – 6 patients, – Dukes D – 3 patients. In all cases the histological diagnosis of adenocarcinoma was accompanied by TNM staging and degree of histological differentiation (G). Material collected during the surgical procedures was routinely fixed in 10% formaldehyde and histological assessment was based on standard hematoxylin and eosin staining (H+E). In case of genetic analysis two paraffin-embedded tissue sections were prepared at the Department of Pathology, Medical University in Wrocław. One section comprised a fragment of the malignant lesion and the other, a frag-


Analiza ploidii DNA w leczonych operacyjnie nowotworach jelita grubego

– Dukes B – 11 pacjentów, – Dukes C – 6 pacjentów, – Dukes D – 3 pacjentów. We wszystkich przypadkach histologicznemu rozpoznaniu gruczolakoraka towarzyszył stopień zaawansowania w klasyfikacji TNM oraz stopień zróżnicowania histologicznego (G). Materiał uzyskany podczas operacji utrwalano w sposób typowy w 10% roztworze formaldehydu, rozpoznanie histopatologiczne zaś przeprowadzano na podstawie standardowego barwienia hematoksyliną i eozyną (H+E). Dla analizy genetycznej w Zakładzie Anatomii Patologicznej przygotowywano dla każdego pacjenta dwa bloki parafinowe. Jeden z bloków obejmował fragment guza nowotworowego, drugi zaś część przyległej, mikroskopowo prawidłowej tkanki jelita grubego. Całość tak przygotowanego materiału podzielono na dwie grupy, z których jedna obejmowała tkankę nowotworową (grupa CA), druga zaś tkankę prawidłowego jelita grubego pochodzącą z preparatu operacyjnego tego samego pacjenta (grupa N). U każdego z pacjentów preparatowi z grupy CA odpowiadał preparat z grupy N. Ponieważ komórki prawidłowej błony śluzowej jelita grubego są komórkami diploidalnymi, materiał w grupie N potraktowano jako grupę kontrolną. Z każdego bloku parafinowego przygotowano skrawki grubości 10 µm. Na tym etapie materiał przekazano do Instytutu Zoologii Uniwersytetu Wrocławskiego, gdzie wszystkie skrawki wybarwiono metodą Feulgena celem dalszej oceny cytometrycznej. Barwienie metodą Feulgena jest popularną techniką stosowaną do wykrywania lokalizacji i ilości DNA. Reakcja barwna zachodzi jedynie w jądrze komórkowym, jej intensywność jest wprost proporcjonalna do całkowitej ilości materiału genetycznego, tak więc odzwierciedla bezpośrednio ploidię DNA. Następnie określono zawartość materiału genetycznego w komórkach gruczolakoraka jelita grubego (grupa CA) oraz prawidłowej błony śluzowej jelita grubego (grupa N). Analizę przeprowadzono z wykorzystaniem techniki cytometrii obrazowej, która umożliwiła pomiar całkowitej ilości DNA jądrowego. Pomiary przeprowadzono przy uzysku programu „IM-AN: densytometria dwuwymiarowa” opracowanego w Instytucie Biofizyki Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Zestaw do analizy obrazu składał się z mikroskopu świetl-

835

ment of a microscopically normal colon wall. Thus, all material was divided into two groups: malignant tissue (CA) and normal tissue (N). In case of each patient, group CA material was matched with group N tissue. Since normal colonic mucosa cells are diploid, the material in the N group was treated as control. From each of the paraffin sections two, 10 µm thick slices were prepared. At this stage all material was handed to the Institute of Zoology, University of Wrocław for further processing, where all slices were stained by means of Feulgen’s technique for cytometric studies. Feulgen’s staining is a popular technique used to assess the localization and amount of DNA. The color reaction takes place only in the nucleus and its intensity is directly proportional to the overall amount of DNA thus, reflecting DNA ploidy. The amount of genetic material was then assessed in cells of colorectal adenocarcinoma (group CA) and cells of normal colonic mucosa (group N). The assessment was performed by means of image cytometry, which enabled the measurement of the overall amount of nuclear DNA. The analysis was performed using „IM AN” two-dimensional densitometry” software originally designed at the Institute of Biophysics, University of Poznań. The image analysis set consisted of a standard light microscope (Olympus BHS), Panasonic WV 204 camera, graphic cart VFG-512 Frame Grabber, monitor and IBM compatible computer with „IM AN” software. All measurements were performed in 60x magnification and mononuclear cells were analyzed. Considering each slice measurements were performed on 110-130 nuclei of adenocarcinoma (CA) and normal mucosa (N) cells. The microscopic picture sent to the computer was analyzed on the monitor and measurements were performed on the nuclei, the shape (area of analysis) being defined by outlining it with cursor. The measured values comprised the integrity of the nuclei’s optical density and its area. As in Feulgen’s staining the intensity of the color reaction is directly proportional to the overall amount of DNA. Thus, the measured integrity of optical density should be proportional to DNA content. As the analyzed nuclei were not necessarily „incised” through their equator plane, the measured values must have been normalized. This was achieved by divi-


836

R. Olewiński i wsp.

nego (Olympus BHS), kamery Panasonic WV 204, karty graficznej VFG-512 Frame Grebber, monitora oraz komputera IBM wyposażonego w oprogramowanie „IM-AN”. Wszystkie pomiary przeprowadzono przy powiększeniu 60x, przy czym analizowano jedynie komórki jednojądrowe. W każdym ze skrawków pomiary przeprowadzono na 110130 jąder komórkowych komórek gruczolakoraka (CA) oraz prawidłowej błony śluzowej (N). Obraz z mikroskopu świetlnego przesyłany był do komputera i analizowany na jego monitorze. Pomiarów dokonywano na jądrach komórkowych, których zarysy zaznaczano na ekranie monitora kursorem. Dokonywano pomiaru całki gęstości optycznej jąder komórkowych oraz pola ich powierzchni. Ponieważ stopień intensywności reakcji barwnej jest w metodzie Feulgena proporcjonalny do całkowitej ilości jądrowego materiału genetycznego, zmierzona całka gęstości optycznej odpowiadała zawartości DNA w jądrze komórki. Ponieważ nie wszystkie pomiary prowadzono na jądrach komórkowych „przeciętych” w płaszczyźnie równikowej, uzyskane wartości całki gęstości optycznej normalizowano poprzez podzielenie ich przez pole powierzchni badanego jądra komórkowego, uzyskując w ten sposób wartość średniej gęstości optycznej jądra komórkowego. Wartości uzyskane w grupie N (prawidłowa błona śluzowa jelita grubego) odpowiadały komórkom diploidalnym i były traktowane jako grupa kontrolna. WYNIKI Oznaczone wartości średniej gęstości optycznej jąder komórkowych zostały przedstawione w postaci histogramów słupkowych. Dla każdego z pacjentów przygotowano histogram, który przedstawiał wartości gęstości optycznej jąder komórek gruczolakoraka (CA) oraz prawidłowej błony śluzowej jelita grubego (N). Wartości oznaczone dla komórek z grup CA i N u jednego pacjenta zostały każdorazowo przedstawione na jednym histogramie, co pozwoliło na ich bezpośrednie porównanie (ryc. 1-4). Ponieważ komórki jednojądrzaste prawidłowej błony śluzowej jelita grubego (grupa N) są diploidalne, wszystkie istotne różnice uzyskane dla komórek gruczolakoraka (grupa CA) mogą świadczyć o zmianie całkowitej ilości DNA jądrowego, a więc o aneuploidalnym charakterze tych komórek.

ding the nuclear optical density by its area, considering the introduced value of the mean optical density. Values measured in case of group N (normal colonic wall) were treated as diploid and served as controls. RESULTS Obtained values of mean optical density of cells’ nuclei were presented in the form of histograms. Values in case of group CA and N were presented on one histogram, which enabled their direct comparison (fig. 1-4). As mononuclear cells of normal colonic mucosa (group N) contain normal amounts of DNA (diploid cells) all visible differences between values measured for cells in group CA should be treated as differences in the amount of the overall nuclear genetic material thus, indicating changes in DNA ploidy (aneuploid cells). Analysis of all histograms prepared for optical density of mucosal cells allowed their division into two groups. In 5 cases (25%) the mean optical density of cells’ nuclei did not differ significantly between normal mucosa and adenocarcinoma. In this group, colorectal adenocarcinoma cells may be treated as diploid. In case of the remaining 15 histograms (75%) there was a visible difference between values of mean optical density measured for normal colonic mucosa and adenocarcinoma cells. Thus, in all these cases adenocarcinoma cells should be treated as aneuploid cells. Examples of histograms for each of the described situations were presented in fig. 1-4. In each case the histogram is accompanied by detailed data concerning patient age, sex, primary tumor localization and clinical staging, according to modified Dukes’ and TNM classifications. No significant relationship between presented patient data and DNA ploidy analysis results were found. However, the relatively limited number of analyzed cases does not allow definite conclusions. DISCUSSION Adenocarcinoma of the colon and rectum is one of the most common malignancies considering the human population. One of the areas of interest in colorectal oncology comprises disturbances in the overall amount of nuclear DNA in cancer cells. In some cases, due to factors which are not fully understood, these cells


Analiza ploidii DNA w leczonych operacyjnie nowotworach jelita grubego

837

Ryc. 1. Kobieta, lat 75, esica, Dukes B, T3, N0, M0. Widoczna wyraźna różnica wartości średniej gęstości optycznej jader komórkowych pomiędzy komórkami gruczolakoraka a komórkami prawidłowej błony śluzowej, wskazująca na aneuploidalny charakter komórek nowotworowych Fig. 1. Female, aged 75, sigmoid colon, Dukes B, T3, N0, M0. Horizontal axis – mean nuclear optical density. Vertical axis – number of cells. Visible significant difference of nuclear optical density between cancer cells and cells of normal colonic mucosa indicates that cancer cells are aneuploid

Ryc. 2. Kobieta, lat 72, esica, Dukes B, T3, N0, M0. Widoczna wyraźna różnica wartości średniej gęstości optycznej jąder komórkowych pomiędzy komórkami gruczolakoraka a komórkami prawidłowej błony śluzowej, wskazująca na aneuploidalny charakter komórek nowotworowych Fig. 2. Female, aged 72, sigmoid colon, Dukes B, T3, N0, M0. Horizontal axis – mean nuclear optical density. Vertical axis – number of cells. Visible significant difference of nuclear optical density between cancer cells and cells of normal colonic mucosa indicates that cancer cells are aneuploid

Analiza wszystkich histogramów przygotowanych dla komórek gruczolakoraka, oraz prawidłowej błony śluzowej jelita grubego, pozwoliła na wyodrębnienie wśród nich dwóch grup. W przypadku pięciu (25%) pacjentów rozkład

become aneuploid during the course of carcinogenesis. Thus, the overall number of nuclear chromosomes differs from 23 pairs. It is wellknown that the proper phenotype of each cell is the effect of the frail balance of numerous


838

R. Olewiński i wsp.

Ryc. 3. Mężczyzna, lat 68, odbytnica, Dukes B, T2, N0, M0. Widoczna wyraźna różnica wartości średniej gęstości optycznej jąder komórkowych pomiędzy komórkami gruczolakoraka a komórkami prawidłowej błony śluzowej, wskazująca na aneuploidalny charakter komórek nowotworowych Fig. 3. Male, aged 68, rectum, Dukes B, T2, N0, M0. Horizontal axis – mean nuclear optical density. Vertical axis – number of cells. Visible significant difference of nuclear optical density between cancer cells and cells of normal colonic mucosa indicates that cancer cells are aneuploid

Ryc. 4. Kobieta, lat 65, odbytnica, Dukes B, T4, N0, M0. Brak istotnej różnicy; różnica wartości średniej gęstości optycznej jąder komórkowych pomiędzy komórkami gruczolakoraka a komórkami prawidłowej błony śluzowej, wskazująca na prawidłową wartość ploidii DNA w komórkach nowotworowych Fig. 4. Female, aged 65, rectum, Dukes B, T4, N0, M0. Horizontal axis; mean nuclear optical density. Vertical axis – number of cells. Lack of significant difference of nuclear optical density between cancer cells and cells of normal colonic mucosa indicates that cancer cells are diploid

wartości średniej gęstości optycznej jąder komórkowych nie różnił się istotnie pomiędzy komórkami gruczolakoraka oraz prawidłowej błony śluzowej jelita grubego u tego samego pacjenta. W grupie tej komórki gruczolakoraka można uznać za diploidalne. W przypadku hi-

intracellular enzymes (16), whereas the important feature of each cancer cell is its genetic instability resulting in the so-called „malignant phenotype”. This includes rapid growth and divisions, loss of proper biological function, independence from natural hormones and growth


Analiza ploidii DNA w leczonych operacyjnie nowotworach jelita grubego

stogramów dla pozostałych 15 (75%) pacjentów widoczna była istotna różnica rozkładu średniej gęstości optycznej jąder komórkowych pomiędzy komórkami gruczolakoraka a komórkami prawidłowej błony śluzowej jelita grubego. W tych przypadkach komórki gruczolakoraka można uznać za aneuploidalne (zawierające nieprawidłową ilość materiału genetycznego). Przykłady poszczególnych histogramów przedstawiono na ryc. 1-4. W każdym przypadku histogramom przygotowanym dla poszczególnych pacjentów towarzyszą dane dotyczące płci oraz wieku pacjenta, lokalizacji guza pierwotnego oraz stopnia zaawansowania klinicznego w zmodyfikowanej skali Dukesa oraz klasyfikacji TNM. Nie stwierdzono istotnej zależności pomiędzy stwierdzonymi zaburzeniami ploidii DNA w komórkach gruczolakoraka a przedstawionymi danymi. Należy jednak podkreślić, że może być to spowodowane stosunkowo niewielką liczbą przeanalizowanych preparatów. OMÓWIENIE Rak gruczołowy okrężnicy i odbytnicy jest jednym z najpowszechniejszych nowotworów w populacji ludzkiej. Jednym z obszarów, na którym skupiają się zainteresowania onkologów, są zaburzenia w łącznej zawartości materiału genetycznego w komórkach gruczolakoraka. W niektórych przypadkach raka, wskutek działania nie do końca poznanych czynników, w trakcie procesu karcynogenezy komórki gruczolakoraka stają się komórkami aneuploidalnymi, a więc zawierającymi liczbę chromosomów inną niż 23 pary. Jest dobrze znanym fakt, że prawidłowy fenotyp komórki jest wynikiem złożonej równowagi różnorodnych enzymów wewnątrzkomórkowych (16). Większość specjalistów jest obecnie zgodnych co do tego, że transformacja nowotworowa komórki może być wynikiem nieprawidłowej liczby chromosomów jądrowych (aneuploidii) prowadzącej do zaburzenia wewnątrzkomórkowej równowagi enzymatycznej wskutek zwiększenia bądź też zmniejszenia syntezy istotnych enzymów oraz białek strukturalnych (4, 16). Badanie ploidii DNA może być obecnie przeprowadzone z wykorzystaniem jednej z dwóch alternatywnych metod: cytometrii przepływowej lub cytometrii obrazowej. W przedstawionym badaniu do analizy ploidii DNA wykorzy-

839

factors, as well as ability to infiltrate and form metastases (16). Many authors currently agree that such malignant phenotypes can be caused by the improper number of chromosomes (aneuploidy) causing substantial changes in enzymatic balance of cells by means of intensified or diminished (or even ceased) synthesis of important enzymes and structural proteins (4, 16). Analysis of DNA ploidy can be currently performed by means of two different and independent methods: flow cytometry and image cytometry. In case of this study, image cytomtery was the selected technique. Compared with the other two methods it requires less sophisticated equipment (in fact all devices should be available in a typical hospital laboratory) and is cheaper. Analysis was performed on standard material stored in the archives of the Department of Pathology, Medical University in Wrocław. The analyzed material required only relatively easy and well-known Feulgen’s staining for DNA ploidy assessment. It must be mentioned that image cytometry has been thus far, only used in a limited number of experimental studies (17, 18, 19), considering colorectal diseases. German authors’ (20) performed comparative analysis of both flow cytometry and image cytometry. Both methods were used to analyze material obtained from 93 patients with soft tissue sarcomas. In 90% of cases, results obtained by means of both methods were similar. By all means this kind of similarity should also be expected in case of colorectal adenocarcinoma. The analysis of changes in nuclear optical density was based on direct comparison of its values placed on one histogram prepared for each patient. As cells of normal colonic mucosa (group N) are diploid, all visible changes in nuclear optical density considering adenocarcinoma cells (group CA) should be attributed to their aneuploidy. As for each patient, values from groups CA and N were placed on the same histogram, thus, being easily compared. Histogram examples were presented in figures 1-4. Analysis of all 20 histograms of nuclear optical density of mucosal cells revealed that in 5 cases (25%) no significant differences between malignant cells and cells of adjacent normal colonic mucosa were present (fig. 1). The group comprised 4 cases of Dukes’ B adenocarcinoma and one case of Dukes’ C cancer. In three cases the primary lesion was localized in the sigmoid colon, the remaining two tumors be-


840

R. Olewiński i wsp.

stano metodę cytometrii obrazowej. W porównaniu z pozostałymi dwoma metodami charakteryzuje się ona znacznie mniejszymi wymaganiami sprzętowymi oraz jest tańsza. Badania przeprowadzono na typowym materiale przechowywanym w Zakładzie Anatomii Patologicznej AM we Wrocławiu. Dla celów analizy genetycznej materiał wymagał jedynie barwienia przy użyciu tradycyjnej, dobrze znanej metody Feulgena. Należy podkreślić, że jak dotąd, cytometria obrazowa została wykorzystana jedynie w niewielkiej liczbie opisanych badań (17, 18, 19). Autorzy niemieccy (20) przeprowadzili analizę porównawczą cytometrii przepływowej i cytometrii obrazowej stwierdzając, że w przypadku 93 pacjentów z mięsakiem tkanek miękkich zgodność wyników osiągniętych obiema metodami równa była 90%. Wydaje się, że podobnej zgodności wyników obu metod można oczekiwać także w przypadku gruczolakoraka jelita grubego. Analiza zmian gęstości optycznej jąder komórkowych oparta została na bezpośrednim ich porównaniu na histogramie słupkowym. Ponieważ komórki prawidłowej błony śluzowej jelita grubego oraz jednojądrzaste komórki tkanki łącznej podścieliska (grupa N) są komórkami diploidalnymi, wszystkie widoczne zmiany w gęstości optycznej jąder komórek z ogniska gruczolakoraka (grupa CA) powinny świadczyć o ich aneuploidalnym charakterze. Umieszczenia w przypadku każdego pacjenta wartości gęstości optycznej z grupy CA i N na jednym histogramie umożliwiało ich bezpośrednie porównanie. Przykłady histogramów umieszczono na ryc.1-4. Analiza wszystkich 20 histogramów gęstości optycznej komórek błony śluzowej wykazała, że w 5 (25%) przypadkach komórki nowotworu złośliwego były diploidalne (ryc. 1). W grupie tej znajdowały się cztery przypadki raka w stopniu zaawansowania B w zmodyfikowanej skali Dukesa oraz jeden przypadek w stopniu C. W trzech przypadkach zmiana pierwotna zlokalizowana była w okrężnicy esowatej, pozostałe dwie zmiany pochodziły odpowiednio z odbytnicy i zgięcia śledzionowego okrężnicy. W przypadku pozostałych 15 (75%) pacjentów widoczne są istotne przesunięcia wykresów wartości gęstości optycznej jąder komórkowych gruczolakoraka w porównaniu z komorkami prawidłowej błony śluzowej (ryc. 3, 4), co wskazuje że w tych przypadkach całkowita ilość DNA jądrowego uległa zmianie w

ing localized in the rectum and splenic flexure of the colon, respectively. The low number of analyzed cases does not allow relevant conclusions concerning the relationship between the diploid character of colorectal cancer and its localization or clinical stage. In the remaining 15 histograms (75%) significant shifts in values of nuclear optical density can be observed (fig. 3-4). In all cases nuclear optical density of malignant cells is significantly different. This indicates that in these 15 patients the total amount of nuclear DNA changed within the course of carcinogenesis (adenocarcinoma cells are aneuploid). No relevant conclusions can be drawn concerning DNA aneuploidy and patient sex, age, tumor localization and clinical stage. Analysis of DNA ploidy in the presented material by means of the described image cytometry technique revealed that in 75% cases adenocarcinoma cells proved aneuploid. In available literature the reported percentage of aneuploidy in cases of colorectal cancer oscillates between 39% (21) and 76% (22). However, the majority of authors confirmed that more than 50% of large bowel adenocarcinomas were composed of aneuploid cells (23, 24, 25). Considering the large analysis summarizing 16 different studies of DNA ploidy (2446 cases of colorectal cancer) the overall percentage of aneuploidy amounted to 58% (26). The significant differences in the reported aneuploidy rates can be attributed to either relatively low amount of analyzed material or differences in the selected techniques and definition of DNA aneuploidy (27). In the study, we found no significant relationship between disturbances in DNA ploidy and patient age, sex, tumor localization and clinical stage (Dukes’ or TNM classification). This should be mainly attributed to the relatively low number of analyzed cases. It must be mentioned however, that in the majority of published studies no significant relationship between DNA ploidy and described tumor features was reported even when these studies were based on a large material of 264 (28), 147 (29) and 140 (30) cases. Considering the above-mentioned analysis of 2446 cases of colorectal cancer, its authors reported that aneuploid tumors tend to be slightly more advanced clinically at the time of diagnosis (26). Analysis of DNA ploidy of large bowel cancer is not only a matter of theoretical studies


Analiza ploidii DNA w leczonych operacyjnie nowotworach jelita grubego

trakcie karcynogenezy, a więc że komórki raka są u nich aneuploidalne. Ze względu na stosunkowo niewielką ilość materiału nie można wyciągnąć jednoznacznych wniosków dotyczących korelacji pomiędzy aneuploidią komórek guza a płcią i wiekiem pacjenta, lokalizacją guza pierwotnego oraz stopniem jego zaawansowania klinicznego. Analiza ploidii DNA w badanym materiale z zastosowaniem opisanej techniki cytometrii obrazowej wykazała, że w 75% przypadków rak gruczołowy jelita grubego składał się z komórek aneuploidalnych. Opisywany w dostępnym piśmiennictwie odsetek aneuploidalnych guzów jelita grubego waha się od 39% (21) do 76% (22). Większość autorów potwierdza jednak, że co najmniej połowa wszystkich gruczolaków jelita grubego jest aneuploidalna (23, 24, 25). Analiza 2446 przypadków raka jelita grubego wykazała, że łączny odsetek guzów zbudowanych z komórek aneuploidalnych był równy 58% (26). Istotne różnice w opisywanym odsetku guzów aneuploidalnych należy wiązać albo z niewielką liczbą analizowanych w poszczególnych pracach przypadków, albo z różnicami w zastosowanych technikach badania i definicją aneuploidii DNA (27). W pracy nie udało się wykazać istotnego związku pomiędzy zaburzeniami ploidii DNA a płcią i wiekiem pacjenta, lokalizacją guza pierwotnego oraz stopniem jego zaawansowania klinicznego. Jest to niewątpliwie wynikiem stosunkowo niewielkiej liczby przeanalizowanych przypadków. Należy jednak podkreślić, że w większości opublikowanych prac poświęconych zagadnieniu ploidii DNA w raku jelita grubego nie udało się wykazać istotnej zależności pomiędzy zaburzeniami ploidii DNA a opisanymi cechami guza, nawet w przypadku, gdy analiza oparta była na dużej liczbie 264 (28), 147 (29) i 140 (30) przypadków. W cytowanej wcześniej pracy podsumowującej analizę 2446 przypadków raka jelita grubego autorzy wykazali, że guzy aneuploidalne charakteryzują się w momencie rozpoznania nieco wyższym stopniem zaawansowania klinicznego (26). Analiza ploidii DNA w gruczolakoraku jelita grubego nie jest tylko obiektem naukowych dociekań, lecz może mieć także znaczenie kliniczne. Ma to związek z prawdopodobną zależnością pomiędzy aneuploidalnym charakterem komórek guza a odległym rokowaniem dotyczącym przeżycia chorego. W większości dotychczas opublikowanych prac autorzy wykazali, że guzy

841

but also has a significant clinical value. This is related to the possible relationship between aneuploidy and overall patient survival. In the majority of studies, authors reported that aneuploid tumors were characterized by worse prognosis concerning long-term survival (31, 32) and higher postoperative recurrence rate (23), although some studies failed to confirm this type of relationship (8, 33). However, study results published during recent years tend to confirm that cases of aneuploid large bowel cancer are connected with worse long-term prognosis (10, 34, 35). Since material analyzed in the presented study was collected between 1999 and 2002, distant treatment results cannot be evaluated. The above-mentioned relationship between DNA ploidy and overall prognosis can be used when establishing the strategy of treatment in selected cases of colorectal cancer. Surgery remains the basic method of treatment in case of large bowel cancer. However, best results can be achieved when it is combined with methods of adjuvant therapy (chemo- and/or radiotherapy). Adjuvant therapy is now routinely introduced in almost all cases of stage III (TNM) adenocarcinoma. However, it is currently believed that chemo- and radiotherapy can be also beneficial for selected patients with stage II (TNM) colorectal cancer. These are patients of the so-called high-risk group (patients with significantly worse overall prognosis due to different independent factors). The majority of specialists currently agree that the aneuploid character of colorectal cancer cells is one of such factors and can justify the introduction of adjuvant therapy even in case of stage II (TNM) patients (36, 37, 38). The past years brought reports concerning yet another interesting feature of DNA ploidy concerning colorectal diseases, implicating its possible significant clinical value in the diagnosis and surgical treatment of ulcerative colitis (39, 40, 41). One of the indications for surgical treatment of ulcerative colitis (proctocolectomy with IPAA – ileal-„J”-pouch-anal anstomosis) is the risk of colorectal cancer development, which is especially high in cases of long-lasting (over 10 years) active ulcerative colitis even when it is well controlled by means of conservative treatment. Recent research revealed that aneuploidy of mucosal cells found in biopsy specimens of colonic mucosa collected during routine control


842

R. Olewiński i wsp.

aneuploidalne charakteryzują się gorszym rokowaniem dotyczącym przeżycia pacjentów (31, 32) i wyższym odsetkiem nawrotów po radykalnym leczeniu operacyjnym (23), jakkolwiek w niektórych pracach nie udało się potwierdzić tych zależności (8, 33). Wyniki prac opublikowanych w ostatnich latach potwierdzają, że przypadki gruczolakoraka jelita grubego składającego się z komórek aneuploidalnych wiążą się z gorszym odległym rokowaniem (10, 34, 35). Ponieważ analizowany w prezentowanej pracy materiał pochodził z lat 1999-2002, nie można było określić związku zaburzeń ploidii DNA z odległym rokowaniem. Przedstawiona zależność pomiędzy ploidią DNA a odległym rokowaniem dotyczącym przeżycia chorego może być wykorzystana w praktyce w planowaniu indywidualnej taktyki leczenia raka jelita grubego. Radykalny zabieg chirurgiczny stanowi nadal podstawę leczenia tego nowotworu, jednak najlepsze wyniki osiągnąć można jeśli jest on uzupełniony o metody terapii adiuwantowej (chemio- i radioterapia). Terapia uzupełniająca jest w chwili obecnej praktycznie rutynowo stosowana we wszystkich przypadkach raka jelita grubego w III stopniu zaawansowania w klasyfikacji TNM. Uważa się jednak, że chemio- i radioterapia może przynieść korzyść także niektórym pacjentom z II stopniem zaawansowania klinicznego w klasyfikacji TNM. Są to pacjenci należący do tzw. grupy podwyższonego ryzyka, a więc tacy, u których występują dodatkowe czynniki pogarszające rokowanie odległe. Większość specjalistów jest obecnie zgodna, że aneuploidalny charakter komórek guza nowotworowego jest jednym z takich czynników i jego stwierdzenie uzasadnia wprowadzenie terapii adiuwantowej już u pacjentów z II stopniem zaawansowania klinicznego gruczolakoraka (36, 37, 38). Ostatnie lata przyniosły doniesienia wskazujące na możliwość wykorzystania badań genetycznych w planowaniu leczenia wrzodziejącego zapalenia jelita grubego (39, 40, 41). Jednym ze wskazań do operacyjnego leczenia wrzodziejącego zapalenia jelita grubego (proktokolektomia odtwórcza z IPAA – ileal-„J”-pouchanal anastomosis) jest ryzyko rozwoju raka jelita grubego, które jest szczególnie wysokie w przypadku długotrwającego (ponad 10 lat) aktywnego colitis ulcerosa, nawet w przypadkach, gdy choroba jest dobrze kontrolowana lecze-

colonoscopies, considering patients with ulcerative colitis indicated a significantly higher risk of colorectal adenocarcinoma (39, 40, 41). The risk associated with DNA aneuploidy was higher than in cases of ulcerative colitis without aneuploid cells in biopsy specimens, even in patients without severe mucous dysplasia foci. The presence of mucosal cell aneuploidy did not depend on the intensity of inflammatory and repair processes in colorectal mucosa (40) and was detected usually along the whole large bowel (39). One must underline that in one of the reported studies ploidy of colonic mucosa cells was assessed by means of image cytometry (41). The presented problem clearly indicates that analysis of DNA ploidy of colonic mucosa cells during the course of ulcerative colitis can be useful in selecting patients who should benefit from radical surgical treatment. CONCLUSIONS 1. DNA ploidy analysis results in cases of colorectal cancer obtained by means of the proposed image cytometry technique are similar to literature data, and confirm the high percentage (75% of cases) of aneuploidy, considering colorectal cancer. 2. Contemporary methods of DNA ploidy analysis comprise flow cytometry and image cytometry. According to literature data these methods should be treated equally. 3. Possible practical use of DNA ploidy analysis in colorectal adenocarcinoma, when establishing the final diagnosis and choosing the right strategy of adjuvant therapy confirmed the clinical importance of the presented problem.

niem zachowawczym. Dla tych chorych proktokolektomia odtwórcza wydaje się być jedyną właściwą metodą zapobiegania nowotworom jelita grubego. Wyniki ostatnio opublikowanych badań wykazały, że stwierdzenie aneuploidii komórek błony śluzowej jelita grubego w preparatach biopsyjnych uzyskanych podczas kontrolnych kolonoskopii u pacjentów z wrzodziejącym za-


Analiza ploidii DNA w leczonych operacyjnie nowotworach jelita grubego

paleniem jelita grubego wskazuje na szczególnie wysokie ryzyko rozwoju gruczolakoraka (39, 40, 41). Ryzyko nowotworzenia związane z aneuploidią DNA było wyższe niż u pacjentów z diploidalnymi komorkami nawet w tych przypadkach, w których aneuploidii nie towarzyszyły ogniska nasilonej dysplazji. Obecność komórek aneuploidalnych nie miała związku z nasileniem histopatologicznym procesu zapalnego w błonie śluzowej jelita grubego (40) i były one zwykle stwierdzane we wszystkich odcinkach jelita grubego (39). Należy podkreślić, że w jednej z cytowanych prac ploidia DNA badana była z wykorzystaniem cytometrii obrazowej (41). Zaprezentowany problem wyraźnie wskazuje, że analiza ploidii DNA komórek błony śluzowej jelita grubego w przebiegu colitis ulcerosa może być przydatna w wyodrębnianiu grupy pacjentów, którzy powinni odnieść istotną korzyść z radykalnego leczenia chirurgicznego.

843

WNIOSKI 1. Wyniki analizy ploidii DNA w komórkach gruczolakoraka jelita grubego uzyskane z wykorzystaniem zaproponowanej metody cytometrii obrazowej nie odbiegają od danych zawartych w piśmiennictwie i potwierdzają wysoki (75% przypadków) odsetek guzów aneuploidalnych. 2. Współczesne metody badania ploidii DNA w raku jelita grubego obejmują cytometrię przepływową oraz cytometrię obrazową, przy czym obie metody w świetle danych piśmiennictwa mogą być traktowane równorzędnie. 3. Możliwość praktycznego zastosowania badania ploidii DNA w raku jelita grubego w określeniu odległego rokowania oraz ustaleniu właściwej strategii postępowania leczniczego (włączenia terapii adiuwantowej) wskazuje na praktyczne znaczenie zaprezentowanego problemu.

PIŚMIENNICTWO / REFERENCES 1. Shepherd NA: Colon and rectum: neoplasms. Pathology. W: Nicholls RJ, Dozois RR, (red.) Surgery of the colon and rectum. New York: Churchill Livingstone; 1997, s. 349-63. 2. Nowacki MP, Bujko K, Malinowski Z i wsp.: Cancer of colon and rectum. W: Kułakowski A, Towpik E, (red) The principles of diagnosis and treatment of malignant neoplasms. Warszawa: Polish Foundation of European Oncology School; 1997, s. 149-61. 3. Enker WA, Kimmel M, Cibas ES i wsp.: DNA/RNA content and proloferative fractions of colorectal carcinoma: a five year prospective study relating flow cytometry to survival. J Natl Cancer Ins 1991; 83: 701-07. 4. Epstein C: The consequences of chromosome imbalance: principles, mechanisms and models. Cambridge: Cambridge University Press; 1986. 5. Atallah AM, Elhak NG, Nasif WA i wsp.: Detection of p53 protein overexpression and DNA ploidy analysis in colon cancer. Hepatogastroenterology 1997; 44: 1595-1601. 6. Baretton GB, Vogt M, Muller C i wsp.: Prognostic significance of p53 expression, chromosome 17 copy number and DNA ploidy in non-metastasized colorectal cancers (stages IB and II). Scand J Gastroenterol 1996; 31: 481-89. 7. Barletta A, Marzullo F, Pellecchia A i wsp.: DNA flow cytometry, p53 levels and proliferative cell nuclear antigen in human colon dysplastic, precancerous and cancerous tissues. Anticancer Res 1998; 18: 1677-82.

8. Tomoda H, Inoue T: Flow cytometric analysis of the DNA content in primary and metastatic lesions of colorectal cancer. J Surg Oncol 1995; 59: 101-04. 9. Deans GT, Williamson K, Heatley M i wsp.: The role of flow cytometry in carcinoma of the colon and rectum. Surg Gynecol Obstet 1993; 177: 377-82. 10. Salud A, Porcel JM, Raikundalia B i wsp.: Prognostic significance of DNA ploidy, S-phase fraction and P-glycoprotein expression in colorectal cancer. J Surg Oncol 1999; 72: 167-74. 11. Cosimelli M, D’Agnano I, Tedesco M i wsp.: The role of multiploidy as unfavorable prognostic variable in colorectal cancer. Anticancer Res 1998; 18: 1957-65. 12. Galbraith W, Wagner MCE, Chao J i wsp.: Imaging cytometry by multiparameter fluorescence. Cytometry 1991; 12: 579-96. 13. Krygier-Stojałowska A, Kuchnio M, Homenda i wsp.: The use of cytometry in the studies of the proliferative activity of neoplstic cells. Acta Histochem 1990; 39: 67-79. 14. Filipiak K, Warchoł JB: Automatyczne metody analizy obrazów i ich zastosowanie w biologii komórkowej. Postępy biochemii 1992; 38: 132-36. 15. Obrębowska A, Spaczyński M: Cytometria DNA w diagnostyce onkologicznej. Współczesna Onkologia 1997; 2: 13-15. 16. Duesberg P, Rausch C, Rasnick D i wsp.: Genetic instability of cancer cells is proportional to their degree of aneuploidy. Procl Natl Acad Sci USA 1998; 95: 13692-97.


844

R. Olewiński i wsp.

17. Kay EW, Mulcahy HE, Curran B i wsp.: An image analysis study of DNA content in early colorectal cancer. Eur J Cancer 1996; 32A: 612-16. 18. Keller R, Foerster EC, Kohler A i wsp.: Diagnostic value of DNA image cytometry in ulcerative colitis. Dig Sci 2001; 46: 870-78. 19. Deans GT, Williamson K, Hamilton P i wsp.: DNA densitometry of colorectal cancer. Gut 1993; 34: 1566-1571. 20. Dreinhofer KE, Baldetorp B, Akerman M i wsp.: DNA ploidy in soft tissue sarcoma: comparison of flow and image cytometry with clinical follow-up in 93 patients. Cytometry 2002; 50: 19-24. 21. Rognum TO, Thorad E, Elgjo K i wsp.: Large bowel carcinomas with different ploidy, related to secretory component, IgA and CEA in epithelium and plasma. Br J Cancer 1982; 45: 921-34. 22. Remvikos Y, Laurent-Prug P, Salmon RJ i wsp.: Simultaneous monitoring of p53 protein and DNA content of colorectal adenocarcinomas by flow cytometry. Int J Cancer 1990; 45: 450-56. 23. Lanza G, Gafa R, Santini A i wsp.: Prognostic significance of DNA ploidy in patients with stage II and stage III colon carcinoma: a prospective flow cytometric study. Cancer 1998; 82: 49-59. 24. Nori D, Merimsky O, Saw D i wsp.: Tumor ploidy as a risk factor for disease recurrence and short survival in surgically treated Dukes’ B2 colon cancer patients. Tumor Biol 1996; 17: 75-80. 25. Chistyakova OV, Zubrikhina GN: Flow cytometric analysis of DNA content in gastric and colorectal cancer. Anal Quant Cytol Histol 1998; 20: 52-58. 26. Dean PA, Vernava AM III: Flow cytometric analysis of DNA content in colorectal carcinoma. Dis Colon Rectum 1992; 35: 95-102. 27. Tonouchi H, Matsumoto K, Kinoshita T i wsp.: univariate and multivariate analysis. Digestive Surgery 1998; 15: 687-92. 28. Scott NA, Rainwater LM, Wiegand HS i wsp.: The relative prognostic value of flow cytomteric DNA analysis and conventional clinicopathologic criteria in patients with operable rectal carcinoma. Dis Colon Rectum 1987; 30: 513-20. 29. Kokal W, Sheibani K, Terz J i wsp.: Tumor DNA content in the prognosis of colorectal carcinoma. JAMA 1986; 255: 3123-27.

Pracę nadesłano: 18.04.2005 r. Adres autora: 50-326 Wrocław, ul. Poniatowskiego 2

30. Banner B, Tomas Dela-Vega J, Roseman D i wsp.: Should flow cytometric DNA analysis precede definitive surgery for colon carcinoma? Ann Surg 1985; 202: 740-44. 31. Armitage NC, Robins RA, Evans DF i wsp.: The influence of tumor cell DNA abnormalities on survival in colorectal cancer. Br J Surg 1985; 72: 828-30. 32. Takanishi DM Jr, Hart JH, Covarelli P i wsp.: Ploidy as a prognostic feature in colonic adenocarcinoma. Arch Surg 1996; 131: 587-92. 33. Melamed MR, Enker W, Banner P i wsp.: Flow cytometry of colorectal carcinoma with three year follow-up. Dis Colon Rectum 1986; 29: 184-86. 34. Ratto C, Sofo L, Ippoliti M i wsp.: Prognostic factors in colorectal cancer. Literature review for clinical application. Dis Colon Rectum 1998; 41: 1033-49. 35. Kato M, Saji S, Tsuya H i wsp.: Clinical study of the relationship between cytological behavior and postoperative prognosis in colorectal cancer cases with special reference to nuclear DNA content and nucleolar organizer regions. J Surg Oncol 1997; 64: 36-41. 36. Macdonald JS: Adjuvant therapy for colon cancer. CA Cancer J Clin 1997; 47: 243-56. 37. Ducreux M, Boige V: Adjuvant chemotherapy for colon cancer. Best Pract. Res Clin Gastroenterol 2002; 16: 283-98. 38. Karelia NH, Patel DD, Desai NS i wsp.: Prognostic significance of DNA aneuploidy and p21 ras oncoprotein expression in colorectal cancer and their role in the determination of treatment modalities. Int J Biol Markers 2001; 16: 97-104. 39. Schimmelpenning H, Habermann J, Kruger S i wsp.: Ulcerative colitis associated colorectal carcinoma. DNA ploidy as indicator of impending malignant transformation? Zentralbl Chir 2000; 125: 880-87. 40. Habermann J, Lenander C, Roblick UJ i wsp.: Ulcerative colitis and colorectal carcinoma: DNA profile, laminin-5 gamma 2 chain and cyclin A expression as early markers for risk assessment. Scand J Gastroenterol 2001; 36: 751-58. 41. Keller R, Foerster EC, Kohler A i wsp.: Diagnostic value of DNA image cytometry in ulcerative colitis. Dig Dis Sci 2001; 46: 870-78.


POLSKI PRZEGLĄD CHIRURGICZNY 2005, 77, 8, 845–849

POZAJELITOWE OBJAWY U CHORYCH OPEROWANYCH Z POWODU WRZODZIEJĄCEGO ZAPALENIA JELITA GRUBEGO EXTRAINTESTINAL MANIFESTATIONS OF ULCERATIVE COLITIS IN SURGICALLY TREATED PATIENTS

ROMUALDA WOJCZYS, WIKTOR BEDNARZ, ROBERT OLEWIŃSKI Z I Katedry i Kliniki Chirurgii Ogólnej, Gastroenterologicznej i Endokrynologicznej AM we Wrocławiu (1st Department of General, Gastroenterological and Endocrinological Surgery, Medical University in Wrocław) Kierownik: prof. dr hab. J. Dawiskiba

Celem pracy była retrospektywna analiza obecności i nasilenia pozajelitowych objawów u chorych operowanych z powodu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego. Materiał i metodyka. Materiał stanowiło 86 chorych, w tym 33 (38,4%) kobiety, operowanych w naszym ośrodku w latach 1994-2004. Operacją z wyboru była proktokolektomia odtwórcza. Wskazaniem do operacji zaś postać ciężka wrzodziejącego zapalenia jelita grubego. Przedmiotem analizy była obecność i nasilenie, zgodnie z subiektywną oceną pacjenta, pozajelitowych objawów przed i po leczeniu chirurgicznym. Wyniki. U 8 (9,3%) pacjentów obserwowano powikłania stawowe dotyczące stawów obwodowych, u 14 (16,2%) chorych obserwowano dysfunkcję stawów skroniowo-żuchwowych. Po operacji zanotowano złagodnienie objawów u tych chorych. U 1 (1,2%) chorego wrzodziejącemu zapaleniu jelita grubego towarzyszyły powikłania skórne w postaci pyodermia gangrenosum, które wygoiły się po proktokolektomii. Jednak nawrót obserwowano po 4 mies. Jedna pacjentka (1,2%) miała zaburzenia w układzie krzepnięcia i fibrynolizy. Po kolektomii zaburzenia całkowicie ustąpiły. U 4 kobiet (4,6%) śródoperacyjnie stwierdzono duże torbiele jajników, które usunięto chirurgicznie. W 3 (3,4%) przypadkach obserwowano potwierdzone w badaniu MRCP (cholangio-pankreatografia rezonansu magnetycznego) i histopatologicznym pierwotne stwardniające zapalenie dróg żółciowych, któremu towarzyszyły podwyższone wskaźniki czynności wątroby. Wnioski. Pozajelitowe objawy często towarzyszą wrzodziejącemu zapaleniu jelita grubego, dodatkowo zmniejszając komfort życia pacjentów obciążonych samym schorzeniem zapalnym jelita. Łagodnieją one, czasowo ustępują, bądź pozostają bez związku z radykalnym leczeniem operacyjnym. Słowa kluczowe: Wrzodziejące zapalenie jelita grubego, pozajelitowe objawy, proktokolektomia odtwórcza Aim of the study. Retrospective analysis of the coexistence of extraintestinal manifestations in patients operated, due to ulcerative colitis. Material and methods. The study group comprised 86 patients including 33 (38.4%) women who were subject to surgical treatment, due to ulcerative colitis during the period between 1994-2004 at the Department of General, Gastroenterological and Endocrine Surgery, Medical University in Wrocław. The surgical method of choice consisted in restorative proctocolectomy. Each patient was analyzed individually. The analysis comprised possible presence and intensity of extraintestinal manifestations, prior to and after surgery. Results. Eight (9.3%) patients presented with peripheral arthritis. Fourteen (16.2%) patients were diagnosed with dysfunction of the temporo-mandibular joints. Surgical treatment led towards significant relief of joint symptoms. One (1.2%) patient was diagnosed with skin complications- pyoderma gangrenosum, which ceased after restorative proctocolectomy. However, recurrence was noted after 4


846

R. Wojczys i wsp.

months. One (1.2%) patient presented with severe dysfunction of the coagulation/fibrinolysis system resulting in thrombophilia and disseminated intravascular coagulation syndrome. After surgical treatment symptoms regressed. In case of 4 (4.6%) female patients the intraoperative examination demonstrated the coexistence of large ovarian cysts. They were surgically removed. In 3 (3.4%) cases, primary sclerosing cholangitis, confirmed by MRCP and histopathology, was diagnosed. Biochemical liver function parameters were elevated, as well. Conclusions. Ulcerative colitis is often accompanied by extraintestinal manifestations, which additionally lower the patients’ „quality of life”. The majority of extraintestinal symptoms regressed after radical surgical treatment. Key words: ulcerative colitis, extraintestinal manifestations, restorative proctocolectomy

Proktokolektomia odtwórcza z wykonaniem zespolenia zbiornikowo-odbytowego (IPAA – Ileal-pouch-anal anastomosis) jest obecnie postrzegana jako postępowanie z wyboru w chirurgicznym leczeniu postaci ciężkiej wrzodziejącego zapalenia jelita grubego. Zabieg chroni chorych przed groźnymi dla życia powikłaniami (megacolon toxicum, perforacja okrężnicy, colitis fulminans, masywny krwotok), jak również przed koniecznością przewlekłego przyjmowania leków, w szczególności immunomodulatorów (azatiopryna, cyklosporyna) i steroidów. Jednoznacznie radykalne postępowanie chirurgiczne nie uwalnia pacjenta od tzw. objawów towarzyszących. Wiele prac poświęcono próbom prześledzenia patogenetycznych związków pomiędzy chorobą jelita a jej pozajelitowymi objawami (1, 2). Należy wymienić tutaj najczęściej występujące powikłania stawowe (zapalenie stawów obwodowych, zapalenie i dysfunkcję stawów skroniowo-żuchwowych), niedokrwistość, powikłania skórne (erythema nodosum, pyoderma gangrenosum) i mózgowe oraz zmiany zakrzepowo-zatorowe (3, 4). Ponadto pierwotne, stwardniające zapalenie dróg żółciowych i autoimmunologiczne zapalenie wątroby. W ostatnich latach pojawiają się doniesienia rozszerzające krąg uznanych dotychczas pozajelitowych objawów o nowe jednostki, jak np. przewlekłe zapalenie trzustki (5), choroba Gravesa i Basedowa czy patologie przydatków u kobiet (6). Wśród powikłań pozajelitowych należy wyróżnić te, których nasilenie zmniejsza się po operacji, np. pyodermia gangrenosum, zapalenie stawów oraz te, na które zabieg chirurgiczny nie ma wpływu, np. pierwotne stwardniające zapalenie dróg żółciowych często związane z marskością wątroby i powstającym na jej tle nowotworem. Tak więc obserwacje chorych, u których wykonano proktokolektomię odtwórczą w na-

Restorative proctocolectomy with ileal-Jpouch-anal anastomosis is currently the method of choice, considering surgical management of severe ulcerative colitis. The operation prevents patients with ulcerative colitis from its potentially fatal complications (megacolon toxicum, perforation of the large bowel, fulminant colitis, massive gastrointestinal bleeding), as well as from continuous medication including immunomodulatory agents (Azatioprine, Cyclosporine) and steroids. However radical, surgical management does not always free the patient from the so-called extraintestinal manifestations of the disease. Numerous investigations were devoted thus far, in order to reveal the possible pathogenetic relationship between large bowel diseases and their extraintestinal symptoms and signs (1, 2). Amongst the above-mentioned, the most common are as follows: joint pathology (peripheral joint inflammation, inflammation and dysfunction of temporo-mandibular joints), anemia, skin pathology (erythema nodosum, pyoderma gangrenosum), central nervous system complications, thromoboembolic disorders and primary sclerosing cholangitis or autoimmune hepatitis (3, 4). During recent years novel publications were published, which introduced chronic pancreatitis (5), Graves-Basedov disease or ovarian pathology in women (6), as possible extraintestinal manifestations of inflammatory bowel diseases (IBD). Some extraintestinal manifestations of IBD can be eased by the surgical treatment of the primary disease (for example: pyoderma gangrenosum and arthritis), whereas the course of others is totally independent from surgery (primary sclerosing cholangitis, which often leads towards liver cirrhosis and liver cancer). Therefore, the above-mentioned observations led us towards deeper patient analysis (7).


Pozajelitowe objawy u chorych operowanych z powodu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego

szym ośrodku zarówno z przyczyn nagłych (toksyczne rozszerzenie okrężnicy, krwotok, przedziurawienie jelita), pilnych (ciężki przebieg i brak poprawy w ostrym rzucie choroby, mimo intensywnego leczenia zachowawczego), jak i wybiórczych (podejrzenie raka, powikłania układowe) we wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego, skłoniły nas do zestawienia i głębszej analizy towarzyszących zmian pozajelitowych (7). Celem pracy stała się retrospektywna analiza współistnienia pozajelitowych objawów przed i po radykalnym leczeniu chirurgicznym. Dodatkowo oceniono wpływ operacji na przebieg i nasilenie objawów pozajelitowych. Rozważono także konieczność powrotu do leczenia wspomagającego zachowawczego z powodu nawrotu i zaostrzenia dolegliwości pozajelitowych po radykalnym leczeniu chirurgicznym. MATERIAŁ I METODYKA Materiał porównawczy stanowiło 86 chorych, w tym 33 (38,4%) kobiety, operowanych w naszym ośrodku w latach 1994-2004 z powodu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego. W 81 (94,2%) przypadkach wykonano proktokolektomię odtwórczą z wytworzeniem zbiornika „J” i zespoleniem ręcznym z dostępu kroczowego z mukozektomią dystalnego odcinka odbytnicy u 15 (17,3%) chorych bądź zespoleniem mechanicznym metodą podwójnego szwu staplerowego wg Knighta i Griffena u 66 (76,7%) chorych. U pozostałych 5 (5,8%) pacjentów wykonano kolektomię z zespoleniem biodrowo-odbytniczym. Średnia wieku pacjentów wynosiła 40 lat, rozpiętość 14-54 lata. Każdego pacjenta analizowano indywidualnie. Przedmiotem analizy była obecność i przebieg pozajelitowych objawów w stosunku do leczenia chirurgicznego. W doniesieniu skupiliśmy uwagę na sześciu występujących w naszej grupie chorych z objawami pozajelitowymi. Grupę pierwszą, 8 (9,3%) pacjentów, stanowili chorzy z zapaleniem stawów obwodowych. Ze względu na liczebność (14 chorych 16,2%) wydzieliliśmy grupę z dysfunkcją stawów skroniowo-żuchwowych. Ponadto analizą objęto piodermię zgorzelinową (1 chory, 1,2%) zaburzenia krzepnięcia i fibrynolizy (1 chory, 1,2%), patologię przydatków u kobiet (4 chore, 4,6%). Wyodrębniono oddzielnie pierwotne stwardniające zapalenie dróg żółciowych u 3 (3,4%) cho-

847

The aim of the study was the retrospective analysis of extraintestinal manifestations of large bowel diseases, prior to and after radical surgical treatment. The authors evaluated the relationship between surgery and the clinical course and intensity of extraintestinal symptoms and signs. The usefulness of conservative adjuvant therapy in case of recurrence of extraintestinal manifestations during the postoperative period was also evaluated. MATERIAL AND METHODS The study group comprised 86 patients including 33 women (38.4%) who were subject to surgical treatment, due to ulcerative colitis during the period between 1994-2004, at the Department of General, Gastroenterological and Endocrine Surgery, Medical University in Wrocław. In 81 (94.2%) cases restorative proctocolectomy with J-pouch construction and either hand-made anastomosis from the perineal approach (15 patients – 17.3%), or Knight and Griffen’s double stapling mechanical suture (66 patients – 76.7%) were performed. In the remaining cases, 5 (5.8%) patients underwent colectomy with ileo-rectal anastomosis. Patient age ranged between 14 and 54 years (mean age – 40 years). Each patient was analyzed individually. The authors analyzed the presence and clinical course of extraintestinal manifestations, in relation to the surgical treatment. The authors concentrated on the 6 most commonly observed extraintestinal complications. The first group comprised patients with peripheral joint inflammation (8 patients – 9.3%). Due to its frequency (14 patients – 16.2%) the authors decided to create a separate group of patients with temporo-mandibular joint pathology. Remaining symptoms were as follows: pyoderma gangrenosum (one patient – 1.2%), ovarian pathologies in women (4 patients – 4.6%), and clotting disturbances (one patient – 1.2%). Additionally, primary sclerosing cholangitis (3 patients – 3.4%) as a separate group was analyzed (fig. 1). RESULTS Extraintestinal manifestations of ulcerative colitis were diagnosed in 31 (36%) patients who underwent restorative proctocolectomy. In 8 (9.3%) cases peripheral arthritis was diagno-


848

R. Wojczys i wsp.

Ryc. 1. Pozajelitowe objawy wrzodziejącego zapalenia jelita grubego u chorych leczonych operacyjnie wykonaniem proktolektomii odtwórczej Fig. 1. Extraintestinal manifestations of ulcerative colitis in surgically treated patients by restorative proctolectomy

rych, na którego przebieg operacji nie ma wpływu (ryc. 1). WYNIKI Pozajelitowe objawy wrzodziejącego zapalenia jelita grubego rozpoznano łącznie u 31 (36%) pacjentów leczonych chirurgicznie wykonaniem proktokolektomii odtwórczej. U 8 (9,3%) chorych zaobserwowaliśmy zapalenie stawów obwodowych. Oceniane w 4 mies. po leczeniu chirurgicznym dolegliwości stawowe w postaci bólu, sztywności porannej i ograniczenia ruchomości złagodniały, pacjenci nie wymagali powrotu do leczenia farmakologicznego, w szczególności steroidoterapii. Czternastu (16,2%) pacjentów cierpiało na dysfunkcję stawów skroniowo-żuchwowych, co niewątpliwie zaburzało proces przyswajania pokarmów, dodatkowo nakładający się na chorobę podstawową. Po interwencji chirurgicznej, jak poprzednio, dolegliwości bólowe złagodniały na tyle, że pacjenci nie wymagali leczenia farmakologicznego. Dolegliwości skórne w postaci piodermii zgorzelinowej obserwowano u jednego (1,2%) pacjenta. Po proktokolektomii odtwórczej zmiany skórne obejmujące podudzie lewe wygoiły się (8). Niestety, po 4 mies. zaobserwowano

sed. The surgical treatment led towards significant relief of joint symptoms and patients did not require further conservative medical treatment, including steroids. Fourteen (16.2%) patients suffered from temporo-mandibular joint pathologies, which significantly complicated the process of proper digestion, already compromised by the primary disease. The surgical treatment relieved temporo-mandibular joint symptoms, thus, patients did not require further medication. Cutaneous symptoms, such as pyoderma gangrenosum developed in one (1.2%) patient. After restorative proctocolectomy the skin lesion on the left calf healed completely (8). However, 4 months after surgery the dermatological lesion recurred, requiring Cyclosporine treatment. In the remaining group, one of the patients (1.2%) who underwent surgical intervention presented with severe disturbances of the coagulation-fibrinolysis system. Ulcerative colitis triggered severe complications, such as thrombophilia, which led towards the disseminated intravascular coagulation syndrome (DIC). Additionally, the patient presented with recurrent episodes of hyper- and hypocoagulation with deep venous thrombosis of the left lower extremity and pulmonary embolism. Colectomy with vigorous conservative treat-


Pozajelitowe objawy u chorych operowanych z powodu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego

nawrót dolegliwości wymagający leczenia cyklosporyną. W grupie pozostałych chorych u jednej pacjentki (1,2%), operowanej w trybie pilnym, nasiliło się zaburzenie krzepnięcia i fibrynolizy. Wrzodziejące zapalenie jelita grubego było czynnikiem inicjującym zaburzenia krzepnięcia o charakterze trombofilii wikłane rozsianym wykrzepianiem śródnaczyniowym (DIC). U chorej obserwowano naprzemiennie stany nad- i niedokrzepliwości, incydenty zatorowości płucnej z zakrzepicą żył lewej kończyny dolnej. Po pilnym leczeniu chirurgicznym i pełnym leczeniu zachowawczym zaburzenia w układzie krzepnięcia całkowicie cofnęły się. Pacjentka wróciła do pełnego zdrowia. Ponadto w grupie 33 (38,4%) kobiet, operowanych z powodu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego, zanotowano patologię przydatków w postaci dużych torbieli jajnika u 4 (4,6%) chorych. Klinowo je resekowano z następowym badaniem histopatologicznym. Rozpoznano cystis ovarii folicularis w dwóch przypadkach oraz cystis endometriotica ovarii w jednym przypadku. W badaniu histopatologicznym torbiele u wszystkich chorych nie wykazywały nowotworowych zmian złośliwych. Jedną chorą operowano w trybie pilnym po 6 mies. po proktokolektomii odtwórczej z powodu objawów ostrego brzucha na tle dużej torbieli lewego jajnika wypełnionej treścią ropną. W badaniu histopatologicznym stwierdzono cystis serosa ovarii in inflammatione purulenta. U 3 (3,4%) chorych, dwóch kobiet i mężczyzny, stwierdziliśmy pierwotne stwardniające zapalenie dróg żółciowych (sklasyfikowane oddzielnie), potwierdzone w badaniu MRCP, z podwyższonymi wskaźnikami czynności wątroby, tj. fosfatazą alkaliczną i bilirubiną. Na podkreślenie zasługuje fakt, iż w tej grupie u 2 chorych w przebiegu długotrwającego wrzodziejącego zapalenia jelita grubego stwierdzono jednoczasowo śródoperacyjnie odpowiednio gruczolakoraka kątnicy i gruczolakoraka zgięcia wątrobowego okrężnicy. Jedną pacjentkę z tej grupy ze względu na stwierdzoną po okresie 6 mies. po kolektomii wznowę węzłową (wzrost poziomu antygenu CEA i badanie KT jamy brzusznej) reoperowano i wykonano limfadenektomię zaotrzewnową. Reasumując, w grupie z pierwotnym stwardniającym zapaleniem dróg żółciowych po proktokolektomii nie zaobserwowano złagodnienia

849

ment led towards complete relief of the coagulation pathology, the patient being currently fit and well. Considering the group of 33 (38.4%) women operated for ulcerative colitis, four (4.6%) developed large ovarian cysts. The lesions were resected and underwent microscopic evaluation. In two cases, cystis ovarii follicularis was diagnosed, whereas in one patient the resected lesion was described as cystic endometriotic ovary. The last patient (1.2%) was operated 6 months after restorative proctocolectomy, due to symptoms of peritonitis. The intaroperative examination revealed a large left ovarian cyst filled with pus, which was histologically diagnosed as serous ovarian cyst with purulent inflammation. None of the resected cysts was of malignant origin. Three (3.4%) patients, including one man and two women were diagnosed with primary sclerosing cholangitis. This was accompanied by elevated liver function parameters, such as alkaline phosphatase and bilirubin levels. In case of two of these patients the intraoperative examination demonstrated the coexistence of ulcerative colitis and colorectal cancer (located in the cecum and hepatic flexure). One patient was reoperated 6 months after the initial surgery, due to signs of lymph node recurrence (CEA level elevation, abdominal CT scan) and underwent retroperitoneal lymphadenectomy. Thus, restorative proctocolectomy did not lead towards significant relief of extraintestinal symptoms. Patients required conservative treatment with bile acids and steroids. One of the patients was scheduled for liver transplantation. All patients treated surgically in our Department remain under regular follow-up examinations. Every 4 months interviews are undertaken, in order to evaluate the intensification or decrease of extraintestinal symptoms, especially in patients suffering from the above-mentioned, prior to surgical treatment. DISCUSSION Peripheral joint involvement quite often accompanies ulcerative colitis, as its extraintestinal manifestation. According to literature data, its occurrence ranges between 6.4 and 20% (9, 10), and does not differ significantly from presented study results. After surgery symptoms significantly decreased and did not require further medical treatment (11).


850

R. Wojczys i wsp.

dolegliwości pozajelitowych. Włączono leczenie zachowawcze z użyciem kwasów żółciowych i steroidów. Jedna pacjentka została zakwalifikowana do przeszczepu wątroby. Pacjenci leczeni chirurgicznie (proktokolektomia odtwórcza) pozostają w stałej kontroli w naszym ośrodku. Co 4 mies. zbieramy wywiad w kierunku subiektywnego nasilenia lub złagodnienia pozajelitowych objawów w szczególności u pacjentów, którzy mieli te zaburzenia uprzednio. OMÓWIENIE Zmiany o charakterze zapalenia stawów obwodowych stosunkowo często mogą towarzyszyć wrzodziejącemu zapaleniu jelita grubego jako objawy pozajelitowe. Zgodnie z danymi z piśmiennictwa częstość występowania waha się pomiędzy 6,4 a 20% (9, 10, 11). Dane te pokrywają się z naszymi obserwacjami. W 4 mies. po leczeniu operacyjnym dolegliwości (ból, ograniczenie ruchomości) złagodniały, nie wymagając leczenia zachowawczego. W naszym doniesieniu ponadto zwróciliśmy uwagę na znaczenie artropatii dotyczącej stawów skroniowo-żuchwowych w przebiegu wrzodziejącego zapalenia okrężnicy, co wydaje się mieć duże znaczenie dla prawidłowej funkcji całego przewodu pokarmowego, zaburzonej w przebiegu choroby zasadniczej. W tej grupie dolegliwości stawowe złagodniały na tyle, że pacjenci nie wymagali leczenia farmakologicznego po radykalnym leczeniu chirurgicznym (12, 13). Do pozajelitowych objawów wrzodziejącego zapalenia jelita grubego, które łagodnieją bądź na które według innych doniesień kolektomia nie ma wpływu, należą także pyodermia gangrenosum i erythema nodosum. Według danych w piśmiennictwie pyodermia gangrenosum we wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego występuje u 2,1% pacjentów (8). W naszej grupie chorych po proktokolektomii odtwórczej zmiany skórne w zakresie podudzia lewego wygoiły się. Po 4 mies. jednak obserwowano nawrót zmian skórnych o typowym dla schorzenia umiejscowieniu na podudziu. Typowym objawem zaostrzenia wrzodziejącego zapalenia jelita grubego jest krwawienie do przewodu pokarmowego. Czasem towarzyszą mu pozajelitowe powikłania zakrzepowozatorowe. Skojarzenie tych dwóch stanów jest następstwem zaburzeń hemostazy wynikają-

In the analyzed group of ulcerative colitis patients, temporo-mandibular joint dysfunction was diagnosed surprisingly often (16,2%). The temporo-mandibular joint arthropathy can additionally complicate the process of proper digestion, which is already compromised by the primary disease. In these patients the temporo-mandibular joint pathology was significantly relieved after radical surgical treatment, without the need for pharmacological treatment (12, 13). Pyoderma gangrenosum and erythema nodosum are extraintestinal manifestations of ulcerative colitis, which are influenced by colectomy. According to literature data pyoderma gangrenosum can be diagnosed in nearly 2.1% of patients with ulcerative colitis (8). In the presented study the patient suffering from this cutaneous complication healed spontaneously after restorative proctocolectomy. However, 4 months later skin lesions reoccurred, being typically localized on the calf. One of the most common symptoms of ulcerative colitis exacerbation is gastrointestinal bleeding. The above-mentioned can often be accompanied by extraintestinal thromboembolic complications. This is predominately caused by disturbances in proper homeostasis, due to the acute phase reaction induced by inflammatory bowel changes. These disturbances can be seen in 1.39% of ulcerative colitis patients (14, 15). In our material the patient suffered from thrombophilia with coexisting disseminated intravascular coagulation leading towards recurrent episodes of elevated and decreased coagulation parameters, pulmonary embolism and peripheral deep vein thrombosis. After colectomy and vigorous conservative hematological treatment laboratory parameters of the coagulation/fibrinolysis system, normalized. Ovarian cysts are one of novel extraintestinal manifestations of ulcerative colitis (6). In our material, they developed in four patients (4.6%). All patients undergo regular surgical and gynecological follow -up. Primary sclerosing cholangitis is present in 2.7% of ulcerative colitis cases. It can often lead towards liver cirrhosis and eventually to liver cancer development. Patients required medical treatment (bile acids) and some were scheduled for liver transplantation.


Pozajelitowe objawy u chorych operowanych z powodu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego

cych m. in. z reakcji ostrej fazy indukowanej przez toczący się w jelicie proces zapalny. Zmiany te obserwuje się u 1,39% chorych z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego (14, 15). W naszym materiale była to trombofilia wikłana rozsianym wykrzepianiem śródnaczyniowym z naprzemiennymi incydentami nadkrzepliwości i niedokrzepliwości, zatorowością płucną i zakrzepicą żył obwodowych. Wśród wielu nowych pozajelitowych objawów wrzodziejącego zapalenia jelita grubego są wymieniane torbiele jajników (6). W naszym materiale stanowiły one 4,6%. Pacjentki pozostają w stałej kontroli chirurgicznej i ginekologicznej. Pierwotne stwardniające zapalenie dróg żółciowych towarzyszy wrzodziejącemu zapaleniu jelita grubego w 2,7% przypadków. Często wiąże się ono z marskością wątroby i powstającym na jej tle nowotworem. Pacjenci cierpiący na stwardniające zapalenie dróg żółciowych wy-

851

magają leczenia zachowawczego (kwasy żółciowe) bądź nawet przeszczepu wątroby. WNIOSKI 1. Pozajelitowe objawy stosunkowo często towarzyszą wrzodziejącemu zapaleniu jelita grubego, dodatkowo zmniejszając „komfort życia” pacjentów obciążonych samym schorzeniem zapalnym jelita. 2. Objawy pozajelitowe łagodnieją po radykalnym operacyjnym leczeniu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego; nie dotyczy to jednak chorych z pierwotnym zwężającym zapaleniem dróg żółciowych. 3. Pacjenci po proktokolektomii odtwórczej, w grupie dolegliwości o zmniejszonym nasileniu po leczeniu chirurgicznym, nie wymagali powrotu do leczenia farmakologicznego z użyciem leków sterydowych z powodu „dolegliwości” pozajelitowych.

PIŚMIENNICTWO / REFERENCES 1. Stadnicki A, Colman RW: Extraintestinal manifestations of inflammatory bowel diseases- new insight into pathogenesis and clinical setting. Gastroentrol Pol 1998; 5: 517-23. 2. Thomas PD, Keat AC, Forbes A i wsp.: Extraintestinal manifestations of ulcerative colitis following restorative proctocolectomy (comment). Eur J Gastroenterol Hepatol 1999; 11: 1001-05. 3. Papa A, Danese S, Piccirillo N i wsp.: Thromboproietin serum levels in patients with inflammatory bowel disease with and without previous thromboembolic events. Hepato-Gastroenterology 2003; 50: 132-35. 4. Goudet P, Dozois RR, Kelly KA i wsp.: Characteristics and evolution of extraintestinal manifestations associated with ulcerative colitis after proctocolectomy. Dig Surg 2001; 18: 51-55. 5. Grandval P, Barthed M, Desjeux A i wsp.: Pseudotumorous chronic pancreatitis associated with inflammatory bowel diseases. Dig Dis Sci 2001; 46: 898-900. 6. Bednarz W, Woldan J, Wojczys R: Torbiele jajnika jako pozasystemowe objawy zapalnych chorób jelit. Pol Przegl Chir 2002; 74: 31-35. 7. Kuśnierz KA, Misiewicz M: Wrzodziejące zapalenie jelita grubego – kiedy i jak leczymy chirurgicznie. Pol Przegl Chir 2003; 75: 615-22. 8. Tromm A, May D, Alms E i wsp.: Cutaneous manifestations in inflammatory bowel diseases. Ztschr Gastroent 2001; 39: 137-44. Pracę nadesłano: 18.04.2005 r. Adres autora: 50-326 Wrocław, ul. Poniatowskiego 2

9. Orchard TR, Wordsworth BP, Jewell DP: Periferal arthropaties in inflammatory bowel diseases:their articular distribution and natural history. Gut 1998; 42: 387-91. 10. Ling KL, Ooi CJ, Lumen W i wsp.: Clinical characteristic of ulcerative colitis in Singapore a multiracial city state. J Clin Gastroent 2002; 35: 14. 11. Berstein CH, Blanchard JF, Rawsthorne P i wsp.: The prevalence of extraintestinal diseases in inflammatory bowel disease : a population based study. Am J Gastroenterol 2001; 96: 1116-22. 12. Bednarz I, Poniewierka E, Bednarz W i wsp.: The influence of surgical treatment on temporomandibular arthropaty as extrasystemic manifestations of IBD. Falk Symposium No 111. Freiburg 1999. Abstract book p. 49. 13. Balbir-Gurman A, Schapira D, Nahir M: Arthritis related to ileal pouchitis following total proctocolectomy for ulcerative. Semin Arthr Rheum 2001; 30: 242-48. 14. Christodoulou DK, Katsanos KH, Kitsanou i wsp.: Frequency of extraintestinal manifestations in patients with IBD in Northwest Greece and review of the literature. Dig Liver Dis 2002; 34: 78186. 15. Świątkowski M, Świderska-Tomaszewska A, Grad K: Hemostaza u chorych na wrzodziejące zapalenie jelita grubego. Gastroenterol Pol 1997; 4: 211-19.


POLSKI PRZEGLĄD CHIRURGICZNY 2005, 77, 8, 852–857

SPOSTRZEŻENIA KLINICZNE CASE REPORTS

PRZEWLEKŁE PĘKNIĘCIE TĘTNIAKA AORTY – PROBLEM DIAGNOSTYCZNY CHRONIC RUPTURE OF AORTIC ANEURYSM – DIAGNOSTIC PROBLEM

JACEK SZELIGA, MARIAN JANOWSKI, MAREK JACKOWSKI Z Katedry i Kliniki Chirurgii Ogólnej, Gastroenterologicznej i Onkologicznej AM w Bydgoszczy z siedzibą w Toruniu (Department of General, Gastroenterological and Oncological Surgery, Medical University in Bydgoszcz) Kierownik: dr hab. med. M. Jackowski

W pracy przedstawiono problem kliniczny przewlekłego pęknięcia tętniaka aorty brzusznej. Na podstawie analizowanego przypadku oraz danych z piśmiennictwa autorzy omawiają złudny obraz kliniczny przewlekłego pęknięcia tętniaka do struktur kręgosłupa lędźwiowego. Niejasność sytuacji sprawia, że najczęściej pierwszym wdrażanym leczeniem jest objawowe traktowanie wyraźnego zespołu korzeniowego. Autorzy na podstawie własnych doświadczeń przestrzegają przed rutynowym podejściem do pospolitych dolegliwości o charakterze „bólów krzyża”. Słowa kluczowe: tętniak aorty brzusznej, pęknięcie, ból lędźwiowy The study presented the problem of chronic, contained aortic aneurysm rupture associated with vertebral erosion. The main cause of misdiagnosis in such cases is attributed to distinct lumbar radiculopathy leading towards inappropriate treatment. Based on their own experience and literature review, the authors cautioned about the routine approach to common symptoms, such as „back pain”. Key words: aortic aneurysm, rupture, lumbal pain

Tętniak aorty brzusznej jest patologią rozpoznawaną u około 4,5-5% osób w wieku 40-75 lat, przy czym zdecydowanie przeważa ona u mężczyzn (1, 2). Ocenia się, że ponad 95% tętniaków obejmuje tętnicę główną w zakresie obwodowym od tętnic nerkowych (3). Pojawiają się pewne kontrowersje co do średnicy poszerzonej aorty, którą można już określać mianem zmiany tętniakowatej. W najnowszym piśmiennictwie anglojęzycznym średnica powyżej 3 cm upoważnia już do używania takiego określenia, aczkolwiek wpływ na postawienie diagnozy ma szereg innych czynników, jak choćby relacja względem średnicy aorty powyżej zmiany (2). Inną sprawą jest określenie wymiarów tętniaka, które kwalifikowałyby chorobę

Approximately 4.5-5% of subjects, mainly men (1, 2), aged between 40 and 75 years have been diagnosed with abdominal aortic aneurysms. It has been estimated that more than 95% of aneurysms extend over the aorta, beginning in the renal artery (3). There have been controversies concerning the diameter of the wider aorta, which can be already referred to as aneurysmal change. According to recent British publications, the diameter that is larger than 3cm enables to use such a term. However, such diagnosis can be influenced by other factors, including the relation of the change to the diameter of the aorta above the lesion (2). Defining the size of an aneurysm, which would qualify the disease towards surgical inte-


Przewlekłe pęknięcie tętniaka aorty – problem diagnostyczny

853

do leczenia chirurgicznego. W Klinice Chirurgii w Toruniu przyjęto wielkość 4 cm jako graniczną, przy której rutynowo zaczyna się rozważać zabieg chirurgiczny. Jednak to nie matematycznie określana wielkość zmiany tętniakowatej, ale całokształt stanu klinicznego, obejmujący charakterystyczne objawy i parametry obrazu radiologicznego, są zasadniczym elementem strategii kwalifikacji do leczenia operacyjnego. I pomimo do pewnego stopnia rutynowego podejścia do tętniaka aorty brzusznej, nadal spotyka się stany, w których przebieg choroby, jej złudny obraz radiologiczny i śródoperacyjne zaawansowanie, potrafi zaskoczyć nawet najbardziej doświadczonych chirurgów naczyniowych. W pracy przedstawiono przypadek tętniaka aorty brzusznej z przewlekłą, ograniczoną perforacją do kostnych struktur kręgosłupa lędźwiowego.

rvention, seems a different matter. At the Surgical Department in Toruń 4cm was considered as the borderline size, during which surgical intervention is taken into account. Nevertheless, it is not the mathematically defined size of the aneurysmal change, but the overall picture of the clinical condition with its characteristic symptoms and radiological image parameters that constitute the main factor contributing to the qualification towards surgical treatment. Despite the relatively routine treatment of abdominal aortic aneurysms, there are conditions in which the course of the disease with its misleading radiological picture and intraoperative advancement can surprise even most experienced vascular surgeons. The study presented a case of abdominal aortic aneurysm with chronic contained perforation into the osseous structures of the lumbar spine.

WŁASNE SPOSTRZEŻENIE

CASE REPORT

Przypadek dotyczy mężczyzny w wieku 47 lat, wielokrotnie w ciagu ostatnich pięciu lat hospitalizowanego na oddziale neurologii z powodu nawracającej, lewostronnej rwy kulszowej w przebiegu zmian zwyrodnieniowych odcinka lędźwiowo-krzyżowego kręgosłupa na podłożu skoliozy i dyskopatii L5/S1. W badaniach radiologicznych opisywano prawostronną skoliozę lędźwiową i zniekształcenie trzonów kręgów L2/L3 od strony przedniej. Pacjent był poddawany regularnym zabiegom rehabilitacyjnym (fizykoterapii). Przypadkowo wykonane usg jamy brzusznej wykazało u niego obecność tętniaka aorty brzusznej o średnicy ok. 60 mm rozpoczynającego się tuż poniżej tętnic trzewnych. Z wynikiem tego badania chory zgłosił się do Poradni Chorób Naczyń. W szczegółowym wywiadzie zebranym od pacjenta wykazano okresowe „tętniące bóle” zlokalizowane w śródbrzuszu i częste, nawracające, silne dolegliwości bólowe promieniujące od okolicy krzyżowej do lewego podudzia połączone z parestezjami w jego obrębie. Pacjenta przyjęto do kliniki z rozpoznaniem objawowego tętniaka aorty brzusznej. Cały czas stabilny krążeniowo, bez dodatkowych zaleceń ze strony konsultujących kardiologów. Z innych obciążeń stwierdzono u niego uregulowaną, kontrolowaną od 4 mies. lekami doustnymi cukrzycę. W trakcie przygotowania do zabiegu wykonano rutynowe badanie KT jamy brzusz-

The study presented a 47-year old male patient, who during the past 5 years was hospitalized several times at the department of neurology, due to recurrent, left-sided sciatic neuralgia during the course of retrogressive changes in the lumbar-sacrum segment of the scoliosis and discopathy base- L5/S1. Right-sided lumbar scoliosis and frontal deformation of the vertebral body- L2/L3 were described following radiological examinations. The patient underwent regular rehabilitation treatment (physiotherapy). An accidental ultrasound scan of the abdominal cavity demonstrated a 60mm in diameter abdominal aortic aneurysm situated just below the splanchnic arteries. The patient came to The Outpatient Clinic of Vascular Diseases with such a result. Detailed medical patient history revealed periodical throbbing pain in the mesogastrium and recurrent, strong pain radiating from the sacral area to the left shank with concomitant paresthesia. The patient was admitted to the department and diagnosed with symptomatic abdominal aortic aneurysm. The circulatory system was stable. Additionally, the patient had a history of well-controlled diabetes that had been treated with oral drugs during the past four months. During preparation towards surgical intervention, routine abdominal CT demonstrated an abdominal aortic aneurysm, 70x70 mm in


854

J. Szeliga i wsp.

nej, które wykazało obecność tętniaka aorty brzusznej o wymiarach 70x70 mm rozpoczynającego się poniżej tętnic nerkowych, z rozległym, bardzo grubym naciekiem o niejasnym charakterze, głównie w okolicy tylnej ściany. W tej okolicy też wykazano bardzo rozległe ubytki osteolityczne trzonów L2-L4, najbardziej nasilone od strony czołowo-bocznej lewej. W obrazie rekonstrukcyjnym uwidoczniono także znaczne, parwostronne skrzywienie kręgosłupa i zmiany zwyrodnieniowe tarcz międzykręgowych z objawem „bulgingu” (uwypuklanie się tarcz poza krawędzie trzonów). Bardzo niejasny obraz w interpretacji radiologa mógł odpowiadać nowotworowym zmianom przerzutowym do kręgosłupa. Ze względu na niepewny obraz kliniczny chorego zakwalifikowano do laparotomii. Śródoperacyjnie nie stwierdzono patologii o charakterze nowotworowym w obrębie jamy brzusznej, natomiast uwidoczniono masywny zrost ściany tętniaka ze strukturami kostnymi kręgosłupa. Tętniak okazał się zrotowany w lewo, o niewielkim wymiarze podłużnym, jako że udało się wypreparować ok. 3-4 cm odcinek niezmienionej tętniakowato aorty powyżej jej rozwidlenia. Otoczony był rozległym naciekiem zapalnym, powiększającym jego średnicę do kilkunastu cm (ryc. 1). Po wypreparowaniu z nacieku i przecięciu worka uwidoczniono przewlekłą, rozległą (2x5 cm), zamkniętą perforację tętniaka, którego tylną ścianę stanowiły poddane długotrwałej erozji trzony kręgów L2/L3/L4. Pacjentowi wszczepiono prostą protezę aortalną (ryc. 2). W okresie pooperacyjnym u chorego wystapiły żywe objawy podrażnieniowego lędźwiowego zespołu korzeniowego. Wykonano kontrolne badanie KT jamy brzusznej, na którym wyraźnie udało się wyróżnić zmiany osteolityczne kręgów lędźwiowych (ryc. 3). Po konsultacji neurochirurgicznej chory został zakwalifikowany do planowej stabilizacji kręgosłupa z zaleceniem tymczasowego stosowania gorsetu Jewetta. Po wygojeniu ran został z powodzeniem zoperowany na oddziale neurochirurgii, gdzie wykonano tylną stabilizację prętami Harringtona (ryc. 4).

size, which began below the renal arteries with unclear, extensive, thick infiltration mainly in the area of the posterior wall. Intensive frontback left osteolytic defect of the vertebral body (L2-L4) was visible in the same area. The reconstructive image demonstrated a considerable right-sided spinal curvature and retrogressive change of the intervertebral discs with the „bulging” symptom, which is the prominence of discs over the vertebral body. According to the radiologist, such a doubtful image could be typical of spinal metastic tumour changes. Due to the unclear clinical picture, the patient was qualified towards laparotomy. Intraoperatively, no tumour-like pathology was observed in the abdominal cavity. However, significant adhesion of the aneurysmal wall with osseous structures of the spine was revealed. The aneurysm turned out to be rotated to the left with a relatively small longitudinal dimension, since a 3-4 cm long section of the nonaneurysmatically changed aorta, above its bifurcation had been dissected. The aneurysm was surrounded by extensive inflammatory infiltration, which enlarged the diameter to more than tens of cm (fig. 1). The dissection of the infiltration and severing of the abdominal sac revealed a chronic, extensive (2x5 cm) closed aneurysmal perforation, whose back wall was composed of verte-

OMÓWIENIE Autorem jednego z pierwszych opisów tętniaka aorty brzusznej w stanie przewlekłego pęknięcia powodującego uszkodzenie struktur

Ryc. 1. Ułożenie tętniaka w jamie brzusznej Fig. 1. Localization of the aneurysm in the abdominal cavity


Przewlekłe pęknięcie tętniaka aorty – problem diagnostyczny

855

Ryc. 3. Obraz KT zniszczonych przez tętniak kręgów lędźwiowych Fig. 3. CT scan of lumbar vertebrae, which were damaged by the aneurysm

Ryc. 2. Wszczepiona protez prosta. Za nią (strzałka) widoczne zniszczone trzony kręgów Fig. 2. An implanted simple prosthesis. The arrow points to the visible damaged vertebral bodies

bral bodies (L2/L3/L4), which were under the influence of long- lasting erosion. A simple aortic prosthesis was implanted (fig. 2). During the postoperative period the patient suffered from intensive symptoms of irritable lumbar radicular syndrome. Control CT of the abdominal cavity demonstrated osteolytic changes of the lumbar vertebrae (fig. 3). After neurosurgical consultation, the patient was qualified towards planned spinal stabilization with the suggestion of temporal use of Jewett’s jacket. When the wounds had healed, the patient underwent a successful neurosurgical operation during which posterior stabilization by means of Harrington’s rods was performed (fig. 4). DISCUSSION

Ryc. 4. Obraz rtg ustabilizowanych prętami kręgów Fig. 4. X-ray examination of the rod-stabilized vertebrae

Choplin was one of the first authors’ to describe chronic rupture of an abdominal aortic aneurysm causing damage to osseous structures of the spine. In 1982, he presented a case of diagnosed, unclear lytic changes in the area of the spine, which suggested infectious changes, being concomitant to the aortic aneurysm (4). Such cases, concerning similarly complicated primary aortic aneurysms, are exceptionally rare. Publications usually mention vertebral erosion as a late vascular surgery complication


856

J. Szeliga i wsp.

kostnych kręgów jest Choplin, który w 1982 r. przedstawił przypadek diagnozowanych, niejasnych zmian litycznych w obrębie kręgosłupa sugerujących zmiany infekcyjne, a towarzyszących tętniakowi aorty (4). Takie przypadki, dotyczące podobnie powikłanych, pierwotnych tętniaków aorty należą do wyjątkowych rzadkości. W piśmiennictwie częściej spotyka się opisy erozji kręgów jako późne powikłanie po zabiegach naczyniowych w postaci pseudotętniaków w okolicy zespolenia aorty z protezą (5). Sam proces pęknięcia tętniaka aorty może nastąpić na drodze czterech głównych mechanizmów (6): 1) otwarte pęknięcie do jamy otrzewnej, 2) zamknięte pęknięcie do przestrzeni zaotrzewnowej, 3) pęknięcie w postaci przetoki do narządów „rurowych” np. jelit, 4) przewlekłe „zaczopowane” pęknięcie (ang. sealed rupture), w którym wyciek krwi zostaje zamknięty przez otaczające tkanki objęte procesem zapalnym. Ostatnia postać, jako że ma charakter przewlekły, sprawia olbrzymie trudności diagnostom, imituje bowiem niejednokrotnie całkowicie odmienne patologie, odraczając przez to w czasie prawidłowe rozpoznanie (7). W przypadku opisywanego pacjenta czas ten wydłużył się aż do pięciu lat. Jako że cechą charakterystyczną dla tego typu perforacji bywa ból w okolicy krzyżowej (5) i objawy korzeniowe, a przy tym hemodynamiczny stan pacjenta nie budzi jakichkolwiek wątpliwości, poszukiwania prawidłowego rozpoznania idą najczęściej w kierunku kostnego źródła ucisku, tym bardziej jeśli badania dodatkowe ograniczają się do klasycznego radiogramu kręgosłupa (ryc. 5). W piśmiennictwie za najczęstszy i najbardziej typowy objaw przewlekłego pęknięcia tylnej ściany tętniaka uznaje się wspomniane dolegliwości bólowe około krzyża, szczególnie jeśli wystepują one u starszych mężczyzn. Jest to niestety bardzo popularna dolegliwość, a z towarzyszącym dobrym stanem ogólnym chorego już z założenia uspokaja i niejako osłabia czujność lekarza. Opisywany tu czas trwania dolegliwości waha się w zależności od źródła od 2 mies. do 2 lat (5). W omawianym przypadku zaś zarówno wiek pacjenta (47 lat), jak i czas trwania dolegliwości, wykraczały więc poza przyjęte normy dla tego typu patologii, co tylko jest dowodem nakazującym konieczność wnikliwej analizy każdego przypadku „bólów

under the form of pseudo-aneurysms in the area of the aorto-prosthetic anastomosis (5). The process of aortic aneurysm rupture can occur by means of the following mechanisms (6): 1) open rupture into the peritoneal cavity, 2) close rupture into the retroperitoneal space, 3) rupture in the form of a fistula into the „tubular systems,”-intestines, 4) chronic sealed rupture in which blood leakage is closed by surrounding inflamed tissues. The latter form, due to its chronic character, causes many diagnostic problems as it very often imitates other pathologies, thus delaying proper diagnosis (7). In case of the above- mentioned patient, the diagnostic period was delayed by 5 years. Since the characteristic feature of this type of perforation is sacral pain (5) and radicular symptoms, and at the same time the hemodynamic condition is stable, search towards proper diagnosis heads for the vertebral source of pressure, especially when additional examinations are limited to classic spinal radiograms (fig. 5). Based on literature data, the most common symptom of posterior wall aneurysmal rupture is sacral pain, especially when felt by elderly male patients. It is unfortunately a common ailment, which calms and weakens the alertness of doctors, due to the good general condition of such patients. The discussed period of symptoms usually lasts between 2 months and 2 years, depending on its source. In case of the

Ryc. 5. Radiogram kręgosłupa przed rozpoznaniem tętniaka Fig. 5. Spinal radiogram before aneurysm diagnosis


Przewlekłe pęknięcie tętniaka aorty – problem diagnostyczny

krzyża”. Potwierdzeniem tego może być też kazuistyczne doniesienie ten Houtena i wsp., w którym opisuje on aż trzy przypadki postawienia błędnego, wstępnego rozpoznania przyczyny radikulopatii lędźwiowej, której ostatecznym źródłem okazał się olbrzymi tętniak aorty (8). W codziennej praktyce lekarskiej, w rutynowym badaniu retgenowskim kręgosłupa, nie zawsze można liczyć się z ewidentną wskazówką co do pochodzenia zmian w jego obrębie. Zwykle dopiero objawy towarzyszące, takie jak: wyczuwalny tętniący opór w jamie brzusznej, zmiany w obrębie naczyń obwodowych czy objawy niedokrwienne z zakresu kończyn, mogą być sygnałem nakazującym dalszych poszukiwań. W przypadkach przewlekłych pęknięć jedynie badanie tomografii komputerowej czy NMR wydaje się mieć decydujące znaczenie. Istnieją pewne ustalone cechy radiologiczne charakteryzujące proces przewlekłego pęknięcia tętniaka. Należą do nich: przerwanie ciągłości uwapnionego pierścienia ściany tętniaka, „zniknięcie” mięśnia lędźwiowego wynikające z jego przesunięcia przez tkanki tętniaka oraz brak wypływu kontrastu poza tętniak (9). Napotkane w czasie operacji liczne zrosty i olbrzymi, okołościenny naciek zapalny mogą być potwierdzeniem wysuwanych teorii co do mechanizmu powstawania przewlekłego pęknięcia. Przyjmuje się bowiem, że ściany aorty ulegającej w powolnym procesie zmianom tętniakowatym, wzbudzają silną reakcję zapalną ze strony otaczających tkanek, co w razie uszkodzenia ściany zapobiega rozszerzaniu się wynaczynienia, a trzony kręgów działają dodatkowo jako tamponada (10). Spotykane różnego stopnia erozje i destrukcje trzonów kręgów wynikają z mechanicznego, pulsacyjnego działania prądu krwi i jak pokazują statystyki stanowią one do 7% przypadków tętniaków aorty brzusznej (4). Dodatkowym elementem sprzyjającym uszkodzeniu tkanki kostnej kręgu jest niedokrwienie, wynikające z zaburzeń ukrwienia z zakresu tętnic lędźwiowych (11). Należy też pamiętać o możliwości niszczenia tkanki kostnej kręgu w wyniku toczących się procesów zapalnych w przestrzeni okołoaortalnej, szczególnie jeśli mamy do czynienia z infekcją po wszczepieniu protezy aortalnej bądź w przebiegu chorób infekcyjnych, np. kiły (5, 12 , 13). W badaniach Galessiere’a i wsp. każdy posiew pobrany z tkanki przewlekle pękniętego tętniaka był dodatni. W takich przypad-

857

above- mentioned patient, both the age (47), as well as period of complaints exceeded the norms of this type of pathology, which only imposes the necessity of a more thorough analysis of each case of sacral pains. This theory might also be confirmed by Ten Houten and co-workers’ casuistic report, which presented 3 cases in which incorrect diagnoses rendered impossible the initial recognition of the cause of lumbar radiculpathy, whose source as it turned out later was attributed to a large aortic aneurysm (8). During everyday practice, a routine spinal X-ray scan is not always helpful in judging the type of given changes. Usually accompanying symptoms, such as palpable pulsating resistance in the abdominal cavity, changes in the area of peripheral vessels or limb ischemia, trigger off further research. In case of chronic ruptures only computer tomography or MRI seem decisive. There are certain radiological features characterizing the process of chronic aneurysmal rupture, including the following: interrupted continuity of the calcified ring of the aneurysmal wall, disappearance of the psoas muscle caused by its displacement by aneurysmal tissues, and lack of contrast influence outside the aneurysm (9). Numerous adhesions and significant periwall inflammatory infiltrations that were observed during the operations can confirm the theories about chronic rupture formation mechanisms. It is commonly accepted that aortic walls undergo slow aneurysmal changes, causing strong inflammatory reaction of the surrounding tissues, which in case of the damaged wall, prevents the expansion of extravasation. In such cases the vertebral bodies act as additional tamponade (10). Common various erosions and destructions of the vertebral bodies result from the mechanical fluctuating influence of blood-flow. Statistical analysis demonstrated that they constitute up to 7% of abdominal aortic aneurysms (4). An additional element conducive to osseous tissue damage is ischemia resulting from the disturbance of lumbar arterial perfusion (11). One needs to remember about the possibility of damage of osseous vertebral tissue that is caused by inflammatory processes in the periaortic area, especially when it comes to infection after aortic prosthesis implantation or during the course of infectious diseases, such as syphilis (5, 12, 13). Galessiere and co-wor-


858

J. Szeliga i wsp.

kach towarzyszącą infekcję uznaje się za dodatkowy czynnik sprzyjający samemu pęknięciu (7). Opisuje się też pewne różnice w obrazie radiologicznym zmian destrukcyjnych w obrębie kręgu. Zmiany te spowodowane bezpośrednio mechanicznie przez tętniak mają gładkie, równe brzegi w przeciwieństwie do zmian infekcyjnych, gdzie nie można zdefiniować wyraźnej granicy procesu litycznego (14). Jedynym skutecznym sposobem leczenia pozostaje operacja. Powinna on być wykonana możliwie jak najszybciej po postawieniu właściwego rozpoznania. Wtedy wyniki chirurgicznego leczenia są porównywalne do wyników operacji planowych (15). Istnieją już doniesienia o jednoczesnym zaopatrzeniu tętniaka i stabilizacji kręgosłupa, co jednak wymaga dokładnego rozpoznania już przed zabiegiem chirurgicznym (11).

kers demonstrated that each inoculation from a chronically ruptured aneurysm proved positive. In such cases, a concurrent infection is treated as an additional element conducive to the rupture itself (7). Certain differences in the radiological picture of the destructive vertebral changes are also observed. These, are directly caused by the aneurysm, due to smooth, even borders. By contrast, the clear border of the lytic process cannot be clearly defined in case of infectious lesions (14). The only effective method of treatment is surgical intervention. It should be performed as soon as possible after the diagnosis. In such cases, results of surgical treatment are close to the results of planned operations (15). There are reports about the simultaneous aneurysmal supply and spinal stabilization. However, careful diagnosis before surgery is required (11).

WNIOSKI Omówiony przypadek powinien być pewną przestrogą przed rutynowym podejściem do pospolitych dolegliwości. Z jednej strony nie można oczekiwać, aby w każdym przypadku „bólów krzyża” wykonywać pełną i bardzo drogą diagnostykę, jednak pewne odstępstwa od utrwalonych schematów postępowania, szczególnie w przypadkach opornych na leczenie, powinny zmuszać lekarza do krytycznego podejścia do swoich dotychczasowych działań i ewentualnego szerszego spojrzenia na prosty z pozoru problem.

CONCLUSIONS The above-mentioned case should be considered as a warning against the routine approach to common complaints. On one hand, we cannot expect thorough and expensive diagnostics in every case of sacral pains. On the other hand, certain deviations from the fixed scheme of approach, especially in case of treatmentresistant patients, should make the doctors critically analyse their previous conduct and have a wider look at a smilingly simple problem.

PIŚMIENNICTWO / REFERENCES 1. Noszczyk W (red): Chirurgia tętnic i żył obwodowych. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1998. 2. Schermerhorn ML, Cronenwett JL: Abdominal aortic aneurysm. Current surgical therapy. 7th ed. St Louis, Mosby 2001: 807-12. 3. Nielubowicz J: Chirurgia tętnic. W: Chirurgia kliniczna i operacyjna. (red. W. Rudowski, M. Śliwiński) PZWL, Warszawa 1985; t. 3, cz. 2. 4. Choplin RH, Karstaedt N, Wolfman NT: Ruptured abdominal aortic aneurysm simulating pyogenic vertebral spondylitis. AJR Am J Roentgenol 1982; 138(4): 748-50. 5. Kapoor V, Kanal E, Fukui MB: Vertebral mass resulting from a chronic-contained rupture of an abdominal aortic aneurysm repair graft. AJNR Am J Neuroradiol 2001; 22(9): 1775-77.

6. Davidovic LB, Lotina SI, Cinara IS i wsp.: Chronic rupture of abdominal aortic aneurysms. Srp Arh Celok Lek 1998; 126(5-6): 177-82. 7. Galessiere PF, Downs AR, Greenberg HM: Chronic, contained rupture of aortic aneurysms associated with vertebral erosion. Can J Surg 1994; 37(1): 23-28. 8. ten Houten R, Meijer RW, Heitbrink MA: Back pain? Don’t forget the abdomen. Ned Tijdschr Geneeskd 2004; 148(23): 1125-29. 9. Ando M, Igari T, Yokoyama H i wsp.: CT features of chronic contained rupture of an abdominal aortic aneurysm. Ann Thorac Cardiovasc Surg 2003; 9(4): 274-78. 10. Sterpetti AV, Blair EA, Schultz RD i wsp.: Sealed rupture of abdominal aortic aneurysms. J Vasc Surg 1990; 11(3): 430-35.


Przewlekłe pęknięcie tętniaka aorty – problem diagnostyczny

11. Kolvenbach R, Lohmann A, Siegling CW: Simultaneous retroperitoneal operation of juxtarenal abdominal aortic aneurysm and ischemic vertebral body necrosis. Chirurg 1997; 68(4): 429-32. 12. Leung JS, Mok CK, Leong JC i wsp.: Syphilitic aortic aneurysm with spinal erosion. Treatment by aneurysm replacement and anterior spinal fusion. J Bone Joint Surg Br 1977; 59(1): 89-92. 13. Miura M, Kuraoka S, Kanazawa H i wsp.: Syphilitic thoracic aortic aneurysm with destruction

859

of vertebral body, producing numbness of lower extremities and paraplegia. Kyobu Geka 1995; 48(11): 953-56. 14. Jones CS, Reilly MK, Dalsing MC i wsp.: Chronic contained rupture of abdominal aortic aneurysms. Arch Surg 1986; 121(5): 542-46. 15. Ramasamy PR, Fox D, Narendra G i wsp.: Chronic contained leak of abdominal aortic aneurysm presenting as lumbar neuropathy. J R Coll Surg Edinb 2001; 46(5): 307-09.

Pracę nadesłano: 25.10.2004 r. Adres autora: 87-100 Toruń, ul. św. Józefa 53/59

KOMENTARZ / COMMENTARY Rozpoznanie właściwej przyczyny bólów okolicy lędźwiowej spowodowanych przez tętniak aorty brzusznej może stanowić problem diagnostyczny, szczególnie u młodego, jak na to schorzenie, chorego. Autorzy uważają, iż tylko w wyjątkowych przypadkach „bólów krzyża” należy wykonać badania w kierunku tętniaka aorty, gdyż trudno w każdym przypadku wykonywać pełną i bardzo drogą diagnostykę. Nie mogę się zgodzić z tym poglądem, gdyż większość tętniaków można rozpoznać w zwykłym badaniu ultrasonograficznym, które nie jest kosztowne, a zarazem wystarczająco dokładne. Wykonanie tego badania u chorych z podejrzeniem tętniaka aorty jest w pełni uzasadnione. Bóle w okolicy lędźwiowej często są jedynym objawem zagrażającego pęknięcia tętniaka, którego operacja przeprowadzona planowo, przed wystąpieniem pęknięcia, jest obciążona niewielkim ryzykiem. Mam wątpliwości co do nietypowych kryteriów kwalifikacji do operacji przyjętych w klinice Autorów. We wstępie Autorzy stwierdzają, iż kwalifikują do operacji – wbrew przyjętym kryteriom ustalającym granicę bezpieczeństwa na 50 i nawet 55 mm (Wielka Brytania) – chorych z małymi tętniakami aorty od średnicy 40 mm.

Diagnosis of the actual cause of lumbar pain („back pain”) attributed to abdominal aortic aneurysms (AAA) may represent significant diagnostic problems, particularly in case of relatively young patients. The Authors mentioned that aortic aneurysm diagnostic examinations should be performed in only exceptional cases, presenting with „back pain”, as it is difficult to implement such complex and expensive diagnostic methods in case of every patient with the above-mentioned disease. I do not agree with this opinion, since the majority of abdominal aortic aneurysms may be diagnosed by means of simple abdominal ultrasound, which is an inexpensive and sufficiently accurate diagnostic method. Moreover, abdominal ultrasonography in case of a patient suspected of abdominal aortic aneurysm seems fully justified. Pain in the lumbar area is frequently the only symptom of the possible threat of abdominal aneurysm rupture, elective (non-ruptured) surgery being burdened with low operative risk. Unusual indications towards surgical intervention adopted by the Authors’, also raises doubts. In the beginning, the Authors mentioned that they qualify patients towards surgery even in case of small aneurysms (40 mm in diameter), despite the commonly adopted security criteria of 50-55mm (Great Britain). Prof. dr hab. Jacek Szmidt Katedra i Klinika Chirurgii Naczyń i Transplantologii AM w Warszawie


POLSKI PRZEGLĄD CHIRURGICZNY 2005, 77, 8, 860–865

GUZ BRZUCHA O RZADKIEJ ETIOLOGII – OPIS PRZYPADKU ABDOMINAL TUMOR OF RARE ETIOLOGY – CASE REPORT

DOMINIK BAŁUKA, ANDRZEJ GRABARCZYK Z Katedry i Kliniki Chirurgii Przewodu Pokarmowego Śl. AM w Katowicach (Department of Gastrointestinal Surgery, Silesian Medical University in Katowice) Kierownik: prof. dr hab. P. Lampe

Promienica (actinomycosis) jest infekcyjną chorobą przewlekłą, charakteryzująca się powstawaniem ziarniniakowo-ropnych procesów zapalnych. Najczęstszym czynnikiem etiologicznym u człowieka jest Actinomyces israelii, Gram(+) bakteria beztlenowa. Ze względu na lokalizację wyróżnia się cztery postacie kliniczne promienicy: 1) postać twarzowo-szyjna (najczęstsza, stanowiąca 50-70% wszystkich przypadków), 2) postać płucna i wtórna promienica klatki piersiowej (występuje w ok. 15-20% przypadków), 3) postać brzuszna (najczęściej spotykana w kątnicy, wyrostku robaczkowym, uchyłkach jelit i w otrzewnej, 10-20% wszystkich zachorowań) i brzuszno-miedniczna (spotykana u kobiet stosujących antykoncepcyjne wkładki domaciczne), 4) pierwotna promienica skóry (postać najrzadsza). Prezentujemy przypadek trudnego diagnostycznie guza powłok brzusznych, w leczeniu którego konieczne było uzyskanie reprezentatywnego materiału do badania histopatologicznego. Słowa kluczowe: guz brzucha, promienica Actinomycosis is an infectious chronic disease, which is characterized by the formation of inflammatory purulent granulomatous processes. Actinomyces israelii, a Gram(+) anaerobic bacteria is the most common etiological factor found in the human body. Considering localization, there exist four clinical forms of actinomycosis: 1) the cervicofacial form (50-70% of all cases), 2) the pulmonary form and secondary chest wall actinomycosis (nearly 15-20% of all cases), 3) the abdominal form (most common in the cecum, appendix, intestinal diverticula and peritoneum, 10-20% of all cases), as well as abdomino-pelvic actinomycosis (most common in case of women using intrauterine devices), 4) primary skin actinomycosis (least common). The study presented the difficult to diagnose case of abdominal wall tumor, requiring the collection of a representative material for histopatological examination. Key words: abdominal tumor, actinomycosis

Chorzy zgłaszający się do leczenia z guzem w obrębie powłok brzusznych wymagają wielokierunkowej diagnostyki. Różnicować należy pomiędzy procesem nowotworowym a swoistymi i nieswoistymi zmianami zapalnymi. Wobec diametralnie różnego postępowania terapeutycznego (np. radioterapia rozpadających się nowotworowych guzów powłok i antybioty-

The patient, in need of medical abdominal wall tumor treatment requires multidirectional diagnostics. One has to differentiate between a neoplastic process, and specific and nonspecific inflammatory changes. Due to the diametrically different therapeutical treatment (radiotherapy of resolving neoplastic tumors of the abdominal wall and antibiotic therapy in


Guz brzucha o rzadkiej etiologii – opis przypadku

861

koterapia zmian zapalnych) diagnoza powinna być precyzyjna i postawiona możliwie szybko. Pomimo dysponowania zaawansowanymi technologicznie metodami obrazowania: spiralną tomografią komputerową i magnetycznym rezonansem jądrowym, niejednokrotnie jednoznaczna interpretacja uzyskanych obrazów nie jest możliwa. Dlatego ważna jest współpraca lekarzy wielu specjalności, a najistotniejszym elementem diagnostyki jest pobranie reprezentatywnego materiału do badań histopatologicznych. Poniżej przedstawiamy przypadek trudnego diagnostycznie guza powłok brzusznych o rzadkiej etiologii.

case of inflammatory changes), diagnosis should be accurate and as quick as possible. In spite of technically advanced imaging methods, such as spiral computer tomography and magnetic nuclear resonance, the explicit interpretation of obtained images often remains impossible. Thus, the need for the cooperation of different medical specialties, and collection of a representative material for histopathological evaluation. The study presented a difficult diagnostic case of an abdominal wall tumor with its rare etiology.

WŁASNE SPOSTRZEŻENIE

A sixty-two year old female patient was directed by her family doctor in December, 2002, to the Department of Gastroenterology for diagnostics of an abdominal tumor localized in the left mesogastrium. During abdominal ultrasonography, we noted a heterogeneous area, 12x5 cm in size, connected to the abdominal wall. The endoscopic examination of the upper alimentary tract and large bowel demonstrated no abnormalities. Spiral computer tomography of the abdominal cavity was performed before and after the administration of contrast medium. Considering the left mesogastrium we found a soft-tissued structure of 4x16x8.4 cm in size, which was connected to the abdominal wall and adherent loops of the small intestine (fig. 1,2). The radiologist who examined the patient, suggested that the above-mentioned lesion could match cicatrical changes, following an abdominal injury. The above-mentioned could also be attributed to malignant metastasis or tumor spreading from abdominal wall tissues (peritoneum, muscles). Amongst other changes we also observed a hypodense area of 0.5 cm in diameter, localized in the second segment of the liver, as well as a cyst, 1cm in diameter localized in the right kidney. Afterwards we performed dual contrast examination of the small intestine. The examination demonstrated the modeling of the jejunal loop at the level of the left iliac ala, and small intestinal wall of blunt contour with a blurred image of the mucous membrane (2 cm section). This image, together with former CT examination results suggested the possibility of jejunal wall infiltration (fig. 3, 4).

Chora, lat 62, została skierowana w grudniu 2002 r. przez lekarza rodzinnego do Kliniki Gastroenterologii celem diagnostyki guza brzucha, zlokalizowanego w lewym śródbrzuszu. W badaniu ultrasonograficznym brzucha w tej okolicy stwierdzono obszar heterogenny o wymiarach 12x5 cm związany z powłokami brzucha. Badania endoskopowe górnego odcinka przewodu pokarmowego i jelita grubego nie wykazały zmian. Wykonano spiralną tomografię komputerową jamy brzusznej przed i po dożylnym podaniu środka kontrastowego. W lewym śródbrzuszu zobrazowano miękkotkankową strukturę o wymiarach 4x16x8,4 cm, która pozostawała w łączności ze ścianą brzucha i przylegającymi do niej pętlami jelita cienkiego (ryc. 1, 2). Według sugestii wykonującego to badanie radiologa, zmiana ta mogła odpowiadać zmianom bliznowatym po przebytym urazie brzucha. Mogła być to również zmiana będąca przerzutem nowotworu złośliwego lub guzem wychodzącym z tkanek powłok brzucha (otrzewna, mięśnie). Z innych odchyleń od normy opisano w 2 segmencie wątroby obszar hipodensyjny średnicy 0,5 cm oraz torbiel średnicy 1 cm w nerce prawej. Następnie wykonano badanie dwukontrastowe jelita cienkiego, które ukazało modelujące się pętle jelita czczego na poziomie lewego talerza biodrowego, a na odcinku około 2 cm uwidoczniono ścianę jelita o nieostrych obrysach, z zatartą rzeźbą błony śluzowej. Taki obraz w korelacji z wcześniejszym wynikiem badania KT sugerował objęcie fragmentu jelita czczego naciekiem (ryc. 3, 4).

CASE REPORT


862

D. Bałuka, A. Grabarczyk

Ryc. 1. Obraz KT jamy brzusznej. Widoczny guz i modelujące się na nim jelito cienkie Fig. 1. CT of the abdominal cavity. Visible tumor together with the modeling of the small intestine

Ryc. 2. Obraz KT jamy brzusznej. Guz w łączności ze ścianą brzucha, z przylegającą do niego pętlą jelita Fig. 2. CT of the abdominal cavity. The tumor linked to the abdominal wall and adherent loop of the small intestine

Wykonano biopsję cienkoigłową opisanej zmiany. Wynik cytologiczny pobranego materiału był niejednoznaczny. Obraz mikroskopowy mógł odpowiadać zmianom zapalnym z roz-

Fine- needle biopsy of the above-mentioned lesion was performed. The cytological result of the collected material was unclear. The microscopic image could match inflammatory chan-

Ryc. 3. Badanie dwukontrastowe jelita cienkiego. Widoczna ściana o nieostrych obrysach Fig. 3. Dual contrast examination of the small intestine. Visible wall of blunt contour

Ryc. 4. Badanie dwukontrastowe jelita cienkiego. Jelito cienkie o zatartej rzeźbie błony śluzowej Fig. 4. Dual contrast examination of the small intestine. The small intestine of blurred mucous membrane sculpture


Guz brzucha o rzadkiej etiologii – opis przypadku

rostem fibroblastów, ale nie można było wykluczyć nacieku spowodowanego rozpadającym się guzem pochodzenia mezenchymalnego. W celu ostatecznego rozpoznania wskazane było pobranie wycinka z guza i przeprowadzenie badań immunohistochemicznych. Po konsultacji chirurgicznej ustalono termin przyjęcia chorej do Kliniki Chirurgii Przewodu Pokarmowego. Chorą kierowano z rozpoznaniem: infiltratio neoplasmatica (GIST susp.) vel inflammatoria tegmenti abdominis. Chora została przygotowana i zakwalifikowana do operacji. Śródoperacyjnie stwierdzono guzowaty naciek w powłokach śródbrzusza lewego, średnicy 12 cm. Naciek obejmował zagięcie śledzionowe okrężnicy, dystalny odcinek jelita krętego oraz część sieci większej. Pobrano wycinek z guza do doraźnego badania mikroskopowego. Uzyskano wynik: tela coniunctiva cum inflammatione. Guz usunięto w całości, wraz z pokrywającą go otrzewną i z fragmentem mięśnia prostego brzucha po stronie lewej. Wykonano plastykę powłok brzusznych i zamknięto jamę otrzewnej, zszywając powłoki pod napięciem. Z jamy otrzewnej przez lewą flankę wyprowadzono dren. Jednoczasowo wykonano plastykę przepukliny pępkowej. Przebieg pooperacyjny bez powikłań. W szóstej dobie po zabiegu pacjentkę wypisano do domu z zaleceniem kontroli w Przyklinicznej Poradni Chirurgicznej. W badaniu parafinowym wyciętego guza stwierdzono: w tkance tłuszczowej widoczny obfity ropny wysięk zapalny tworzący ropnie ze znacznym towarzyszącym włóknieniem. W jednym z ropni widoczne kolonie drobnoustrojów typu Actinomycetoma. Całość obrazu mogłaby odpowiadać postaci brzusznej promienicy. Z uwagi na powyższy wynik chorą skierowano do dalszego leczenia ambulatoryjnego. Uzyskano trwałe zagojenie rany pooperacyjnej, chora znajduje się pod stałą kontrolą Wojewódzkiej Poradni Gastroenterologicznej. OMÓWIENIE Promienica (actinomycosis) jest infekcyjną chorobą przewlekłą, charakteryzująca się powstawaniem ziarniniakowo-ropnych procesów zapalnych. Najczęstszym czynnikiem etiologicznym u człowieka jest Actinomyces israelii, Gram(+) bakteria beztlenowa, wchodząca w

863

ges with fibroblast hyperplasia, although the infiltration connected to the resolving tumor of mesenchymal origin couldn’t be excluded, either. In order to obtain final diagnosis the collection of the segment of the tumor was necessary, followed by immunohistochemical evaluation. After the surgical examination, the admission date was set to the Department of Digestive Tract Surgery. The patient was sent to the hospital with the final diagnosis of GIST suspicion. The patient was prepared and qualified towards surgery. Intraoperatively, we found an infiltration of 12cm in diameter, localized in the integuments of the left mesogastrium. The infiltration comprised the splenic flexure of the colon, distal section of the ileum and part of the omentum. A sample of the tumor was collected for microscopic examination. The result of the examination was as follows: tela coniunctiva cum inflammatione. The tumor was completely removed together with the peritoneum, as well as part of the left abdominal rectus muscle. After performing plastic surgery of the abdominal integuments, the peritoneal cavity was closed by suturing the abdominal integuments. The drain was brought out through the left flank of the peritoneal cavity. At the same time, plastic surgery of the umbilical hernia was undertaken. The postoperative course proved uneventful. Six days after the operation the patient was discharged from the hospital and advised to attend control outpatient examinations. The paraffin examination of the extracted tumor was as follows: in case of the adipose tissue we noted a noticeable purulent inflammatory exudation, which formed an abscess together with concomitant fibrosis. In case of one abscess we observed Actinomycetoma type microbes. The whole picture could match the abdominal form of Actinomycosis. Due to the above-presented result, the patient required further ambulatory treatment. The surgical injury was permanently cicatrized, the patient remaining under regular follow-up at the Gastroenterological outpatient Department. DISCUSSION Actinomycosis is an infectious chronic disease, characterized by the formation of inflammatory purulent granulomatous processes.


864

D. Bałuka, A. Grabarczyk

skład fizjologicznej flory jamy ustnej. Do innych rzadszych należą: A. bovis, A. naeslundii, A. viscosus, A meyerii, A. odontolyticus (1). Bakterie te wytwarzają w tkankach kolonie przypominające wyglądem grzybnie, jednolite i silnie zasadochłonne w centrum, o promienistym układzie nitkowatych form na obwodzie. W ognisku zapalnym formują się nacieki złożone z limfocytów, histiocytów, plazmocytów i komórek olbrzymich, a także piankowatych makrofagów. W okresie powstawania ropnych przetok w tkankach powstają ogniska martwicy rozpływnej. W późniejszym okresie dominuje włóknienie. Nacieki zapalne nie mają swoistego charakteru, rozpoznanie ustala się na podstawie obecności promieniowców w preparacie (2, 3). Promienica może rozwinąć się w każdym wieku, jednak najczęściej spotyka się ją u chorych pomiędzy 20 a 30 r.ż. Chorobę spotyka się częściej u mieszkańców wsi, a zapoczątkowuje ją zwykle niewielki uraz, jak na przykład usunięcie zęba. Saprofit może wtedy stać się bakterią chorobotwórczą (2, 4). Aby doszło do infekcji musi istnieć uszkodzenie błony śluzowej lub skóry. Ze względu na lokalizację wyróżnia się cztery postacie kliniczne promienicy: 1) postać twarzowo-szyjna (najczęstsza, stanowiąca 50-70% wszystkich przypadków), 2) postać płucna i wtórna promienica klatki piersiowej (występuje w około 15-20% przypadków), 3) postać brzuszna (najczęściej spotykana w kątnicy, wyrostku robaczkowym, uchyłkach jelit i w otrzewnej, 10-20% wszystkich zachorowań) i brzuszno-miedniczna (spotykana u kobiet stosujących antykoncepcyjne wkładki domaciczne), 4) pierwotna promienica skóry (postać najrzadsza) (2, 4). Postać brzuszna rozwija się jako wolno rosnący guz naciekiem obejmujący okoliczne tkanki, w tym również ścianę jamy brzusznej. Guz najczęściej bada się w dolnym prawym kwadrancie brzucha, jest twardy, często bolesny, nieruchomy względem skóry i podłoża. Choroba rozpoczyna się od uformowania bolesnego nacieku w tkankach, który początkowo jest twardy, jednak z upływem czasu ulega rozmiękaniu. Skóra nad naciekiem jest napięta, błyszcząca, w okresie rozmiękania przybiera sinoczerwoną barwę.

Actinomyces israelii, a Gram(+) anaerobic bacteria, that belongs to the physiological flora of the oral cavity, is the most common etiological factor found in the human body. Other rare factors include A. bovis, A. naeslundii, A. viscosus, A. meyerii, A. odontolyticus (1). Considering tissues, the above-mentioned bacteria create colonies, which appear as homogeneous and strongly basophilic Mycelium of radial filiform-shaped, circumferential structures. The inflammatory focus comprises infiltrations composed of lymphocytes, histiocytes, plasmocytes, giant cells and macrophages. During the formation of purulent fistulas, tissue colliquative necrotic foci are created. Fibrosis usually dominates in the future. Purulent fistulas do not have a specific character, diagnosis being based on the presence of actinomycetes in the extracted material (2, 3). Actinomycosis can develop at any age, although most often found in patients, aged between 20 and 30 years. People, who live in the village, suffer from this disease more frequently, usually beginning with a small injury, such as tooth extraction. In such cases the saprophyte can become a pathogenic bacterium (2, 4). Infection occurs in case of some type of injury to the mucous membrane or skin. Considering localization, there are 4 clinical forms of actinomycosis: 1) the cervicofacial form (50-70% of all cases), 2) the pulmonary form and secondary chest wall Actinomycosis (about 15-20% of all cases), 3) the abdominal form (most common in the cecum, appendix, intestinal diverticula and peritoneum, 10-20% of all cases), as well as abdomino-pelvic Actinomycosis (most common in women with intrauterine devices), 4) primary skin Actinomycosis (most rare) (2, 4). The abdominal form usually develops as a slowly growing tumor whose infiltration comprises nearest tissues, including the abdominal cavity wall. The tumor is usually examined in the lower part of the right quadrant of the abdomin, being hard, often painful and immovable. The disease begins following the formation of painful tissue infiltrations, which are hard in the beginning and become softer. The skin above this infiltration is strained, shiny, while softening it turns it into red-blue.


Guz brzucha o rzadkiej etiologii – opis przypadku

865

W środkowej części rozmiękających nacieków powstają przetoki. Z ujść przetok wydobywa się treść ropna z jasnożółtymi ziarenkami (druzami), stanowiącymi kolonie promieniowca (2, 3). Druzy promienicze wyglądem przypominają ziarna siarki. Przetoki mogą czasowo zamykać się, jednak choroba nie ma tendencji do samowyleczenia. Szerzy się przez ciągłość na sąsiednie tkanki, także na kości. Powstające w pobliżu ogniska nowe nacieki zapalne nadają powierzchni skóry wygląd pobruzdowany. Regionalne węzły chłonne pozostają wolne. Choroba ma zwykle charakter miejscowy, ale opisano przypadki o narządowej lokalizacji, np. pod postacią ropni śledziony (2, 5). W wywiadzie chorzy często zgłaszają przejście w nieodległej przeszłości operacji na jelicie cienkim bądź grubym, jak np. appendektomia lub zabiegi związane z usuwaniem połkniętego ciała obcego. Rozwój promienicy może być także powikłaniem po przedziurawieniu jelita w wyniku urazu brzucha. Chory zgłasza niespecyficzne objawy: stany podgorączkowe, utratę masy ciała, nudności, wymioty, zmianę rytmu wypróżnień, dyskomfort w jamie brzusznej. Badaniem fizykalnym można stwierdzić blizny po przebytych zabiegach chirurgicznych w obrębie jamy brzusznej. Powstałe w tej postaci przetoki czasami utrzymują się miesiącami. Choroba w tej postaci z czasem prowadzi do wyniszczenia, zaobserwować więc można cechy różnie nasilonego niedożywienia.

Fistulas are created in the middle part of the softening infiltration. Pus with bright yellow grains (druses), which form colonies of the actinomycete can be observed in the outlets of the fistula (2, 3). Actinomycotic druses look like sulphur grains. The fistula can close temporarily but the disease does not tend to self-cure. The disease develops by spreading to the adjoining tissues and bones. New inflammatory infiltrations, which are formed near the initial focus, render the skin a sulcate look. Local lymph nodes are free of infiltration. The disease is usually of local character but there are cases of organic localization (spleen abscesses)(2, 5). During anamnesis patients often mention that they have recently undergone an operation of the small or large intestine, such as appendectomy or surgical interventions after swallowing foreign bodies. Actinomycosis can also develop when there is a complication after intestinal perforation resulting from abdominal injuries. The patient reports unspecific symptoms, such as subfebrile conditions, loss of weight, nausea, vomiting, irregular stool, abdominal cavity discomfort. One can observe cicatrices after surgical interventions during the physical examination of the abdominal cavity. Fistulas thus created can sometimes remain under this shape for months, and the disease can lead towards weakness, including malnutrition of different intensity.

Różnicowanie

Actinomycosis should be differentiated with abscess and phlegmon, tuberculosis, gumma, intestinal cancer and periappendicular abscess. Material, which contains actinomycete colonies seems essential for the diagnosis of all cases.

Promienicę należy różnicować z ropniem i ropowicą, z gruźlicą rozpływną, kilakiem, z rakiem jelita i ropniem okołowyrostkowym. Dla każdej postaci decydujące dla ustalenia rozpoznania jest pozyskanie materiału zawierającego kolonie promieniowca. Rokowanie Rokowanie jest tym lepsze, im szybciej ustalone zostanie prawidłowe rozpoznanie. Postać twarzowo-szyjna rokuje dobrze, w postaci brzusznej i płucnej rokowanie jest niepewne (2, 6). Leczenie Lekiem z wyboru jest penicylina (2, 3). Penicylinę G należy podawać dożylnie w dawkach 10-20 mln j.m./d przez okres 4-6 tygodni i dłu-

Differentiation

Prognosis Prognosis is better when correct diagnosis is quickly established. Prognosis in case of the cervicofacial form is good, while that for the abdominal and pulmonary forms is uncertain (2, 6). Treatment The method of choice is penicillin (2, 3). Penicillin G should be administered intravenously, at a dose of 10-20 mln j.m./d for 4-6 weeks and longer, due to the weak penetration of the antibiotic into fibrotic foci. After intra-


866

D. Bałuka, A. Grabarczyk

żej, ze względu na słabą penetrację antybiotyku do włókniejących ognisk. Po zakończeniu kuracji dożylnej zaleca się stosowanie penicylin doustnych przez 6-12 mies. U osób uczulonych można stosować antybiotyki makrolidowe, tetracykliny lub sulfonamidy (2, 6). W leczeniu chirurgicznym uwzględnić należy odcinkową resekcję jelita, appendektomię, opróżnienie ropni przez aspirację treści lub drenaż. Aby uniknąć rozsiewu promieniowca do sąsiednich tkanek w trakcie operacji, zabieg należy przeprowadzać w osłonie antybiotykowej. Podobnie, jak w przypadku ropni wewnątrzotrzewnowych o innej etiologii, celowe wydaje się kilkakrotne płukanie jamy otrzewnej. W przypadkach opornych na antybiotyki lub w przypadkach zajęcia ważnych struktur anatomicznych, jak np. ucho środkowe chorych, można leczyć tlenem w komorze hiperbarycznej, podobnie jak w przypadku zgorzeli gazowej (6).

venous administration its is advised to continue oral penicillin for a period of 6-12 months. Patients who are allergic to penicillin should consider macrolids, tetracyclines or sulphonamides (2, 6). In case of surgical treatment we should consider segmental resection of the intestine, appendectomy, abscess aspiration or drainage. In order to avoid spreading of Actinomycosis to other tissues during the operation, the above-mentioned should be performed during antibiotic prophylaxis. Similarly to abdominal cavity abscesses of different etiology, peritoneal cavity lavage seems necessary. In difficult cases when the patient is immune from antibiotics or when some important anatomical parts, like the internal ear, are infected, the patient can be treated by means of the oxygen hyperbaric chamber, just like in case of gas gangrene (6). CONCLUSIONS

WNIOSKI 1. Badania obrazowe mogą fałszywie sugerować nowotworowy charakter zmiany. 2. Dla ostatecznego ustalenia etiologii guza konieczne jest uzyskanie reprezentatywnego materiału do badania histopatologicznego.

1. Imaging examinations can falsely suggest the neoplastic character of the lesion. 2. It seems necessary to obtain representative material for histopatological examination, in order to determine the etiology of the tumor.

PIŚMIENNICTWO / REFERENCES 1. Apotheloz C, Regamey C: Disseminated infection due to Actinomyces meyeri: case report and review. Clin Infect Dis 1996; 22(4): 621-25. 2. Miedziński F: Dermatologia. PZWL, Warszawa 1982; 352-54. 3. Liechty R, Soper R i wsp.: Fundamentals of Surgery. 6th ed. 1989 The C.V. Mosby Company, St. Louis, Missouri, 53: 229.

4. Deodhar SD, Shirahatti RG, Vora IM: Primary actinomycosis of the anterior abdominal wall (a case report). J Postgrad Med 1984; 30(2): 133-34. 5. Chan PMY, Chong SM, Chan BK i wsp.: Splenic actinomycosis. JR Coll.Surg Edinb 1999; 44: 34445. 6. Berkow R: MSD Manual. Urban & Partner, Wrocław 1995; 142-43; 3014-15.

Pracę nadesłano: 11.10.2004 r. Adres autora: 40-752 Katowice, ul. Medyków 14

KOMENTARZ / COMMENTARY Promienica jamy brzusznej, pomimo postępu badań diagnostycznych, jest nadal nierozpoznawalna bez oceny mikroskopowej. Przedstawiony przez Autorów przypadek jest tego potwierdzeniem. Rozpoznania nie udaje się także

Abdominal cavity actinomycosis, in spite of diagnostic examination progress remains undiscernible without microscopic evaluation. The presented case report is proof of the above-mentioned. Diagnosis was not possible on the basis


Guz brzucha o rzadkiej etiologii – opis przypadku

postawić na podstawie biopsji cienkoigłowej. Dopiero badanie mikroskopowe oparte na wycinku tkankowym z guza pozwoliło ostatecznie ustalić rozpoznanie. W naszej klinice w takich sytuacjach najczęściej wykonujemy biopsję przez wycięcie, tzn. usuwamy materiał w całości i poddajemy go badaniu histopatologicznemu. W przypadku, gdy wycięcie w całości nie jest możliwe staramy się pobrać wystarczająco dużą część materiału do badania, a by był on reprezentatywny do oceny. Tak też postąpili Autorzy pracy, dzięki czemu uzyskali właściwe rozpoznanie.

867

of fine-needle biopsy. Microscopic evaluation of the tissue sample enabled final diagnosis. In case of the Department where I am head of, we perform removal biopsies in the above-mentioned cases. The lesion is completely removed followed by histopathological evaluation. In case complete removal is impossible, we try to excise the largest possible fragment, enabling diagnosis. The Authors of this study performed such evaluation obtaining correct diagnosis. Prof. dr hab. med. Marek Krawczyk Kierownik Katedry i Kliniki Chirurgii Ogólnej, Transplantacyjnej i Wątroby AM w Warszawie


POLSKI PRZEGLĄD CHIRURGICZNY 2005, 77, 8, 868–886

P R A C E P O G L Ą D O W E R E V I E W P A P E R S

ZNACZENIE ZESPOŁU „NIEDOKRWIENIE-REPERFUZJA” W PATOMECHANIZMIE MIAŻDZYCOWEGO NIEDOKRWIENIA KOŃCZYN DOLNYCH THE EFFECT OF ISCHEMIA–REPERFUSION INJURY ON THE PATHOMECHANISM OF ATHEROMATOUS LOWER EXTREMITY ISCHEMIA

WŁODZIMIERZ DROŻDŻ, WŁADYSŁAW LEJMAN Z II Katedry Chirurgii Ogólnej CM UJ w Krakowie (2nd Departament of General Surgery Collegium Medium Jagiellonian University in Cracow) Kierownik: prof. dr hab. D. Karcz

Pozbawienie komórek utlenowanej krwi prowadzi do zatrzymania procesów wytwarzających energię i do ich nieodwracalnego uszkodzenia, które w przypadku: mózgowia, mięśnia sercowego, czy wątroby może wystąpić już po kilku minutach pełnego niedokrwienia. Z kolei przywrócenie przepływu przez niedokrwiony obszar, jakkolwiek niezbędne dla ponownego dopływu substratów energetycznych i ewakuacji toksycznych metabolitów, może powodować dalsze miejscowe uszkodzenia oraz wywierać niekorzystne oddziaływanie ogólnoustrojowe. Zjawisko to określa się współcześnie mianem „zespołu niedokrwienia-reperfuzji” (ischaemia-reperfusion phenomenon). Zwrócił na nie uwagę w 1979 r. Haimovici określając je początkowo jako zespół „metaboliczny myonefropatyczny” (1). W roku 1986 Parks i Granger opublikowali swoje obserwacje dotyczące uszkodzenia tkanek w okresie reperfuzji. W warunkach doświadczalnych stwierdzali, że uszkodzenia błony śluzowej jelita po 3 godzinach niedokrwienia i 1 godzinie reperfuzji były znacznie rozleglejsze, od tych które obserwowano po 4 godzinach niedokrwienia, ale przed reperfuzją (2). Dysponujemy obecnie licznymi dowodami wskazującymi na to, że mechanizm uszkodzenia tkanek w tym zespole jest dwufazowy, zo-

Lack or deficiency of oxygen in cells impairs processes generating energy and leads towards their irreversible injury, which in case of the brain, heart or liver may occur already after several minutes of complete ischemia. Reperfusion of the ischemic area, necessary to supply energetic substrates and evacuate toxic metabolites may cause further local injury and render a non-favorable systemic effect. The phenomenon of ischemia – reperfusion syndrome was observed for the first time in 1979 by Haimovici, who initially described it as the „myonephropatic metabolic syndrome” (1). In 1986, Parker, Granger et al. published there results, considering tissue injuries during reperfusion under experimental conditions. They noticed more severe intestinal tissue damage after 3-hours of ischemia followed by 1hour reperfusion, in comparison to 4-hour ischemia before reperfusion (2). Nowadays, we possess a number of data providing evidence that the mechanism of tissue injury is a two-phase process. It is initiated during ischemia, and intensified during reperfusion. While ischemic injuries are caused mainly by necrosis of hypoxic cells, reperfusion additionally activates the systemic inflammatory reaction.


Znaczenie zespołu „niedokrwienie-reperfuzja” w niedokrwieniu kończyn dolnych

staje zainicjowany w okresie niedokrwienia, a następnie zmiany nasilają się w okresie reperfuzji. Podczas gdy uszkodzenie niedokrwienne spowodowane jest głównie obumieraniem komórek pozbawionych tlenu, o tyle reperfuzja wywołuje dodatkowo systemową reakcję zapalną. Mechanizm uszkodzenia tkanek w zespole niedokrwienia-reperfuzji Prowadzone dotychczas badania wykazały, że czynnikiem odgrywającym szczególną rolę w mechanizmie uszkodzenia w czasie reperfuzji jest sam tlen. Obserwowano w warunkach doświadczalnych, że reperfuzja niedokrwionych tkanek krwią nisko utlenowaną powodowała tylko nieznaczne uszkodzenia w porównaniu z przetoczeniem w pełni utlenowaną krwią (2, 3). Obserwacje te zwróciły uwagę na rolę jaką w tym procesie odgrywać mogą reaktywne formy tlenu zwane wolnymi rodnikami tlenowymi. Tlen cząsteczkowy jest utleniaczem. Reagując ze związkami organicznymi utlenia je pobierając od nich elektrony, a sam ulega redukcji. Całkowita redukcja cząsteczki tlenu oznacza przyłączenie czterech elektronów i czterech protonów w wyniku czego powstają dwie cząsteczki wody. Produkt reakcji, tlenek wodoru, czyli woda, jest związkiem niereaktywnym wobec składników komórki. Cząsteczka tlenu nie zawsze ulega jednak pełnej czteroeletronowej redukcji. Powstają wtedy tak zwane wolne rodniki. Pod pojęciem tym rozumiemy atom lub cząstki zdolne do samodzielnego istnienia, mające jeden lub więcej niesparowanych elektronów na orbicie walencyjnej. Wolne rodniki charakteryzuje wysoka reaktywność. Dążąc do sparowania elektronów zazwyczaj szybko wchodzą w reakcje z wieloma cząsteczkami zachowując się jak silne utleniacze. Do najczęściej występujących w materiałach biologicznych wolnych rodników tlenowych należą: tlen singletowy, rodnik wodorotlenkowy, anionorodnik ponadtlenkowy, ozon. Wolne rodniki tlenowe są niepożądanym, lecz nieuniknionym produktem ubocznym wielu reakcji zachodzących w warunkach fizjologicznych w komórkach aerobowych. Powstające rodniki są neutralizowane wchodząc w reakcje z tak zwanymi antyoksydantami stanowiącymi mechanizmy obronne. W komórkach istnieje więc dynamiczna równowaga między szybkością tworzenia rodników a tempem ich

869

The mechanism of tissue injury in the Ischemia – Reperfusion Syndrome Studies conducted thus far, demonstrated the particular role of oxygen in the mechanism of reperfusion injury. Under experimental conditions, reperfusion of hypoxic tissues with low oxygen saturated blood caused only slight injuries, in comparison to transfusion of blood with normal oxygen content (2, 3). These observations turned attention to the role of reactive oxygen, called oxygen-free radicals, considering mechanism of oxidative damage. Molecular oxygen is an oxidizing agent that accepts electrons from organic compounds during the oxidation-reduction reaction. The oxygen molecule is completely reduced after bonding four electrons and four protons giving thus, two particles of water. The product of this reaction, hydrogen peroxide or water is nonreactive and does not bond with any cellular components. However, in case of faulty electron transfer the oxygen molecule may not always bond four electrons giving rise to the socalled free radicals, being atoms or molecules capable of self-existence, that possess one single or more unpaired electrons. Free radicals are highly reactive. They easily react with the electron source to make a stable electron pair and behave like strong oxidants. Most commonly found free radicals are singlet oxygen, hydrogen radical, superoxide anion radical, and ozone. Oxygen free radicals are undesired but unavoidable side-effects of various reactions taking place under physiologic conditions, considering aerobic cells. These radicals are neutralized, by entering into reaction with so-called antioxidants, which play the role of protective mechanisms. In the cells there is a dynamic equilibrium between the rate of generated radicals and their neutralization. The concentrations of free radicals in cells are very low under normal health conditions (3, 4). Once this equilibrium is violated with the resulting overexcessive generation of oxygen free radicals or when the antioxidative potential is reduced, then „oxidative stress” occurs. It was defined in 1985 by H.Sies as „a disturbance in the prooxidant-antioxidant balance in favour of the prooxidant” (5). Numerous experiments demonstrated that oxygen free radicals with strong oxidative potential might damage various important cell components, such as low-


870

W. Drożdż, W. Lejman

neutralizacji. Ocenia się, że w warunkach zdrowia stężenia wolnych rodników w komórkach są bardzo niskie (3, 4). Jeśli równowaga ta zostaje zaburzona i dochodzi do nadprodukcji wolnych rodników tlenowych lub osłabienia potencjału antyoksydacyjnego ustroju, powstaje sytuacja, którą Sies nazwał stresem oksydacyjnym i zdefiniował jako „zaburzenie równowagi prooksydacyjno-antyoksydacyjnej w kierunku reakcji utleniania” (5). Liczne doświadczenia wykazały, że wolne rodniki tlenu jako silne utleniacze mogą uszkadzać szereg ważnych elementów składowych komórek, jak: związki niskocząsteczkowe, białka, lipidy i kwasy nukleinowe. Obserwowano w wyniku ich działania: depolimeryzację kwasu hialuronowego, degradację kolagenu, utratę zdolności żelowania, inaktywację enzymów, białek transportowych, pęknięcie nici DNA, uszkodzenie chromosomów, peroksydację lipidów błon komórkowych itp. Najważniejszym komórkowym źródłem powstawania rodników tlenowych są mitochondria łańcucha oddechowego, a dokładniej ich błona wewnętrzna. Cząsteczka tlenu ulega tu czteroelektronowej redukcji, a energia uwolniona podczas tego procesu wykorzystywana jest do syntezy ATP. W cyklu Krebsa dwuwęglowe reszty związane z koenzymem A utleniane są do dwutlenku węgla i wody. Równocześnie powstają zredukowane formy dehydrogenaz katalizujących poszczególne reakcje składowe tego cyklu. Koenzymy tych dehydrogenaz – NAD i FAD – ulegają redukcji i przekazują następnie atomy wodoru do łańcucha oddechowego, gdzie wchodzące w ich skład elektrony służą do czteroelektronowej redukcji tlenu. Przepływ elektronów przez łańcuch oddechowy nie jest jednak zupełnie szczelny, pewna część elektronów przecieka redukując tlen na drodze procesu jednoelektronowego. W wyniku tej redukcji powstaje anionorodnik ponadtlenkowy. Ocenia się, że około 1-4% tlenu zużywanego przez mitochondria ulega redukcji jednoelektronowej (3, 6). Jakie są żródła powstawania dużych ilości wolnych rodników tlenowych w czasie reperfuzji? Najszerzej przyjęty jest pogląd, że w okresie niedokrwienia następuje przekształcenie powszechnie występującej w tkankach dehydrogenazy ksantynowej (XD) w oksydazę ksantynową (X0). Według hipotezy McCorda proces ten jest katalizowany przez aktywowaną wap-

molecular compounds, proteins, lipids and nucleic acids. They are responsible for depolimerization of hyaluronic acid, collagen degradation, loss of gelling capability, inactivation of enzymes and transport proteins, breaking of the DNA strand, chromosome damage, peroxidation of cell membranes lipids, etc. Most important source of oxygen radicals at the cell level, include mitochondria of the respiratory chain, and more precisely, their inner membrane. The oxygen molecule undergoes four-electron reduction and energy released in this process is used during ATP synthesis. In the Kreb’s cycle two-carbon residues attached to coenzyme A are oxidized to carbon dioxide and water. Concomitantly, there exist generated reduced forms of dehydrogenases that catalyze individual reactions of the cycle. Coenzymes of these dehydrogenases: NAD and FAD are reduced and transfer their hydrogen atoms to the respiratory chain, where their electrons are used in the four-electron oxygen reduction. The electrons transported in the respiratory chain are not completely tight, and electrons „leak” reducing oxygen in the one-electron reaction. The result of this reaction is the superoxide anion radical. According to estimates, 1-4% of oxygen used by mitochondria is subject to one-electron reduction (3, 6). What are the sources of large quantities of oxygen free radicals during the reperfusion process? It has been established that during ischemia, xanthine dehydrogenase (XD), commonly found in tissues is converted into xanthine oxidase (XO). McCord hypothesized that this process is catalyzed by calcium-activated proteases (3, 4, 7). At the same time, one may observe increased ATP concentration catabolism products including hypoxanthine, being a derivative of adenosine 5-phosphate (AMP). Oxygen supply during reperfusion causes further degradation of hypoxanthine to xanthine, ureic acid and by-products, such as oxygen free radicals (superoxide anion radical and hydrogen peroxide) during the process catalyzed by xanthine oxidase. There are also other sources of oxygen-free radicals during the mechanism of reperfusion tissue injury, such as: increased „one-electron leak” from the mitochondrial respiratory chain, increased rate of radical generation, due to amplified arachidonic acid metabolism, rele-


Znaczenie zespołu „niedokrwienie-reperfuzja” w niedokrwieniu kończyn dolnych

niem proteazę (3, 4, 7). Jednocześnie wzrasta w tym okresie stężenie produktów katabolizmu ATP, w tym pochodzącej z adenozyno-5-fosforanu (AMP) hipoksantyny. Ponowne doprowadzenie tlenu w czasie reperfuzji powoduje (przy udziale oksydazy ksantynowej) dalszą degradację hipoksantyny do ksantyny, kwasu moczowego i jako produktów ubocznych wolnych rodników tlenowych (anionorodnika ponadtlenkowego i nadtlenku wodoru). W mechanizmie uszkodzenia tkanek podczas reperfuzji bierze się pod uwagę również inne źródła powstawania wolnych rodników tlenowych. Należą do nich: wzrost „jednoelektrolitowego przeciekania” mitochondrialnego łańcucha oddechowego, zwiększone wytwarzanie rodników wskutek wzmożonego metabolizmu kwasu arachidonowego, uwalnianie jonów żelaza, zwiększenie wytwarzania tlenku azotu i w konsekwencji nadtlenoazotynu, wreszcie migracja granulocytów i ich aktywacja w miejscach dotkniętych niedokrwieniem (6, 7, 8). Reaktywne formy tlenu odgrywają ważną rolę w patogenezie uszkodzenia nabłonka naczyniowego jakie obserwujemy w zespole niedokrwienia-reperfuzji. Anionorodnik ponadtlenkowy powoduje wzrost wewnątrzkomórkowego wapnia, co z kolei prowadzi do aktywacji w obrębie nabłonka naczyniowego fosfolipazy A2, która uwalnia z fosfolipidów błon komórkowych kwas arachidonowy. Jest on prekursorem prozapalnych: Thromboksanu A2 (TXA2) i leukotrienu B4. Tromboksan A2 powoduje obkurczenie naczyń, agregację płytek krwi, nasila chemotaksję granulocytów obojętnochłonnych oraz zwiększa przepuszczalność naczyń. Leukotrien B4 nasila adhezję granulocytów obojętnochłonnych do śródbłonka postkapilarnych żyłek powodując wzrost przepuszczalności naczyń mikrokrążenia (9, 10). W warunkach in vivo anionorodnik ponadtlenkowy ulega szybkiej dysmutacji do nadtlenku wodoru, który może uszkadzać białka. Uwalniany w reakcji Fentona rodnik wodorotlenowy uszkadza nienasycone kwasy tłuszczowe inicjując patologiczną peroksydację lipidów. Procesy te powodują strukturalne uszkodzenie śródbłonka naczyniowego, i jak się przypuszcza, nasilają rozwój zmian miażdżycowych w ścianie tętnicy (9, 11, 12). Niedokrwienie-reperfuzja zaburza również syntezę NO i charakter jego oddziaływania doprowadzając do zmiany reaktywności śródbłonka naczyniowego. Dane doświadczalne

871

asing of iron ions, enhanced generation of nitrogen oxide and in consequence peroxynitrite, and finally migration of granulocytes and their activation in the ischemic areas (6, 7, 8). Reactive forms of oxygen play an important role in the pathogenesis of vascular endothelium injury that occurs during the ischemiareperfusion syndrome. The superoxide anion radical is responsible for the increase of intracellular calcium contents, which in turn amplifies activation of epithelial phospholipase A2, which releases arachidonic acid from phospholipid cell membranes. Arachidonic acid is the proinflammatory precursor of thromboxane A2 (TXA2) and of leukotrien B4. Thromboxane A2 causes vasoconstriction, blood platelet aggregation, increases chemotaxy of neutrophils and vessel permeability. Leukotrien B amplifies the adhesion of neutrophils to endothelium of postcapillary venules and increases permeability of microcirculation (9, 10). In vivo, the superoxide anion radical is dismutated to hydrogen peroxide, which may cause protein injury. The hydroxyl radical liberated during Fenton’s reaction causes injury to unsaturated fatty acids and thus, induces pathologic lipid peroxidation. These processes are responsible for the structural injury to the vascular endothelium and as hypothesized, enhance atheromatous changes in the arterial wall (9, 11, 12). Ischemia-reperfusion has negative effects on NO synthesis and its functions causing changes in the reactivity of the vascular endothelium. Experimental studies showed that NOdependant vasodilation disappears during the early phases of atherosclerosis. NO is deactivated by both oxygen free radicals and pathologically oxidized LDL (6, 9, 10). There is evidence that neutrophils may damage vessels and block microcirculation. Under normal conditions inactive granulocytes circulate in the main blood stream. During various circumstances, including the ischemia- reperfusion syndrome they may be activated by the released TXA2, LTB4, II-8, or TNF-alpha, and then migrate towards vessel wall where adhesion to the vascular endothelium takes place. It is important to note the key role of granulocyte adhesion during the mechanism of epithelial injury, as this creates favorable conditions for the formation of the microenvironment with high concentration of harmful agents, such as cytokines and reactive oxygen.


872

W. Drożdż, W. Lejman

wykazały, że w jednym z pierwszych etapów rozwoju miażdżycy zanika zależna od NO wasodylatacja. Zarówno wolne rodniki tlenowe, jak i patologicznie utlenione LDL unieczynniają NO (6, 9, 10). Istnieją przekonywujące dowody na to, że granulocyty obojętnochłonne mogą uszkadzać naczynia i blokować przepływ w mikrokrążeniu. W warunkach prawidłowych granulocyty krążą w stanie nieaktywnym w głównym strumieniu (jego części centralnej) płynącej krwi. W szeregu sytuacjach, w tym w zespole, „niedokrwienia-reperfuzji”, może dochodzić do ich pobudzenia aktywacji (pod wpływem uwalnianych: TXA2, LTB4, Il-8 czy TNF-α), wtedy w wyniku działania czynników chemotaktycznych migrują one w kierunku ściany naczynia i ulegają adhezji do śródbłonka naczyniowego. Podkreśla się kluczową rolę jaką odgrywa adhezja granulocytów w mechanizmie uszkodzenia śródbłonka. Stwarza to bowiem możliwość powstania mikrośrodowiska o dużym stężeniu czynników uszkadzających (cytokin, reaktywnych form tlenu). Wykazano, że można zapobiegać reperfuzyjnemu uszkodzeniu błony śluzowej jelita podając wcześniej zwierzętom monoklonalne przeciwciała skierowane przeciw adhezyjnej glikoproteinie granulocytów tzw. kompleksowi CD 18. Przeciwciała te hamują gromadzenie się granulocytów w reperfundowanej błonie śluzowej jelita blokując ich adhezję ze śródbłonkiem (13, 14). Inni autorzy potwierdzili ochronny efekt takiego postępowania w przypadku zespołu niedokrwienia – reperfuzji dotyczącego: mięśnia sercowego, mięśni szkieletowych czy płuc (9, 10). Od szeregu lat było wiadomym, że komórki fagocytujące organizmu (granulocyty, monocyty, makrofagi) reagują na bodziec chemiczny lub przykładowo bakterię (która ma ulec fagocytozie) kilkudziesięciokrotnym wzrostem zużycia tlenu. Fenomen ten nazwano „wybuchem oddechowym” (respiratory burst) fagocytów. Początkowo nie było jasne czemu ma służyć tak wzmożone zużycie tlenu. Dzisiaj wiemy, że wybuch oddechowy powoduje pojawienie się w otoczeniu komórek fagocytujących wysokich stężeń anionorodnika ponadtlenkowego i nadtlenku wodoru, które w warunkach fizjologicznych chronią organizm przed np. inwazją bakteryjną. W okresie reperfuzji w obrębie zaktywowanych granulocytów, które uległy adhezji do śródbłonka naczyniowego, te same procesy, to jest uwalnianie wolnych rodników oraz en-

It was demonstrated during experimental animal models that intestinal reperfusion injury could be avoided by the administration of monoclonal antibodies against adhesive granulocyte glycoproteins, the so-called CD 18 complex. The antibodies impair granulocyte cumulation in the reperfused intestinal mucosa by preventing their adhesion to the endothelium (13, 14). Other authors confirmed the protective effect of this process in cases of ischemiareperfusion syndrome related to heart muscle, skeletal muscles or the lungs (9, 10). It has been well established that phagocyting cells (granulocytes, monocytes, macrophages) react to chemical stimuli or bacteria by increased oxygen requirement. The underlying mechanism of this phenomenon, known as „respiratory burst” was initially unknown. However, it was later found that the respiratory burst is associated with the appearance of cells phagocyting high concentrations of the superoxide anion radical and hydrogen peroxide, which under physiological conditions protect the organism against, for example, bacterial invasion. During the reperfusion within the activated granulocytes after their adhesion to the vascular endothelium the same processes, i.e. releasing of free radicals and liposomal enzymes, such as for example, elastase, are responsible for many protein injuries (collagen, elastine, fibrinogen), with the resulting injury to the basal membrane, increased adhesiveness and vascular endothelium permeability (15-19). Activation of granulocytes during the ischemia-reperfusion syndrome triggers the systemic inflammatory acute-phase reaction. Activated granulocytes or generated agents evacuated from the hypoxic tissues may cause injury to the vascular endothelium of distant organs, for example, renal capillary placenta, expressed by microalbuminuria or cause injury to the lung capillary endothelium expressed by edema, being an early sign of ARDS (16, 19). Another factor increasing the reperfusion injury is the „no-reflow phenomenon” developed in some areas of microcirculation (20, 21, 22). The phenomenon was investigated in an animal model of the rabbit, whose brain circulation was experimentally stopped for 2, 5 minutes without any effect on microcirculation noticed during reperfusion. However, a longer period of ischemia was responsible for some serious injuries during reperfusion and even considering „no-reflow” in some areas of mi-


Znaczenie zespołu „niedokrwienie-reperfuzja” w niedokrwieniu kończyn dolnych

zymów liposomalnych, takich jak np. elastaza, prowadzą do uszkodzenia szeregu białek (kolagenu, elastyny, fibrynogenu) wynikiem czego jest uszkodzenie błony podstawnej, wzrost adhezyjności i przepuszczalności śródbłonka naczyniowego (15-19). Występująca w niedokrwieniu-reperfuzji aktywacja granulocytów wyzwala również układową odpowiedź zapalną typu reakcji ostrej fazy. Zaktywowane granulocyty lub wytworzone przez nie czynniki wypłukiwane z niedokrwionych tkanek mogą uszkadzać środbłonek naczyniowy także odległych narządów, np. łożyska kapilarnego nerek za czym przemawia pojawiająca się wtedy mikroalbuminuria, czy środbłonka kapilar płucnych manifestujące się obrzękiem płuc, będącym wczesnym objawem rozwijającego się ARDS (16, 19). Innym czynnikiem pogłębiającym uszkodzenia w okresie reperfuzji jest brak powrotu przepływu w niektórych obszarach mikrokrążenia uprzednio niedokrwionych tkanek. Zjawisko to określane jest jako tzw. „No-Reflow Phenomenon” (20, 21, 22). Jego koncepcja opiera się na obserwacjach niedokrwionego w warunkach doświadczalnych mózgowia. Zatrzymanie krążenia w mózgu królika na 2,5 minuty nie powodowało w okresie po odblokowaniu zaburzeń przepływu w mikrokrążeniu. Dłuższy okres niedokrwienia związany był jednak z występującymi w okresie reperfuzji poważnymi zaburzeniami, a nawet w niektórych niedokrwionych obszarach z brakiem przepływu w mikrokrążeniu (21, 22). Występowanie tego zjawiska w okresie reperfuzji potwierdzono również w przypadku mięśnia sercowego, mięśni szkieletowych, nerki czy skóry (23, 24). Ryzyko wystąpienia zaburzeń typu „no-reflow” wzrasta z długością okresu wcześniejszego niedokrwienia. W obszarach, w których w okresie reperfuzji nie powrócił przepływ, stwierdzano uszkodzenie środbłonka kapilar oraz ogniska jego obrzęku z dużymi wpukleniami czasami zamykającymi światło kapilar. Towarzyszył temu obrzęk leżących w sąsiedztwie komórek dodatkowo uciskających światło włośniczek (20, 24, 25). Zmiany te mogą tłumaczyć korzystne oddziaływanie podawanych w tych okolicznościach deksametazonu czy mannitolu (20, 26). Innym czynnikiem odgrywającym rolę w tego typu zaburzeniach przepływu jest występowanie agregatów płytkowych i złogów włóknika blokujących kapilary.

873

crocirculation (21, 22). Similar observations were observed from studies of heart muscle, skeletal muscles, kidney or skin (23, 24). The risk of „no-reflow” increases with the duration of ischemia. In the no-reflow areas, one observed injury to the capillary endothelium and edema, which sometimes occluded the capillary lumen, as well as edema of neighbouring cells additionally narrowing the capillary lumen (20, 24, 25). In these cases the beneficial effect of dexametazone or mannitol was observed (20, 26). Another factor playing an important role in local blood flow failure is the presence of platelet aggregates and fibrin deposits. It was noted under experimental conditions that Ibuprofen, prostaglandin E1 or washing out with heparinized saline brought about satisfying results (20, 27). Engler et al. demonstrated in the „no-reflow” areas activated and stiffened leukocytes that occluded the capillary lumen (16, 28). Byrne et al. demonstrated that myocardial muscle reperfusion with low leukocyte content clearly reduced the intensity and no-reflow in the microcirculation area (16, 28). It is believed that leukocytes disturb the capillary flow by the mechanical narrowing of their lumen and release oxygen free radicals that increase injury to the vascular endothelium (29). There are many contributing factors to the pathomechanism of this phenomenon. During ischemia, epithelial damage and monocyte edema leads towards the formation of no-reflow areas, considering microcirculation. During reperfusion, increasing edema, fibrin deposits, platelets and leukocyte aggregates in the capillary lumen, further extend the area of „noreflow”. Metabolic effects of the ischemia-reperfusion syndrome In case of patients with atherosclerosis and chronic ischemia of the lower extremities (stage II, according to Fontaine’s classificationclaudication distance of 100 – 500 m) the volume of blood supply to the lower extremities, meets the metabolic requirements of muscles during rest. The situation is different during walking when decompensation of blood flow occurs and the patient complains of ischemic muscle pain. It may be then assumed that these claudication patients experience repeating


874

W. Drożdż, W. Lejman

Podawane w warunkach doświadczalnych: Ibuprofen, prostaglandyna E1 czy wypłukiwanie heparynizowaną solą dawało korzystne rezultaty (20, 27). Engler i wsp. wykazali w obszarach bez przepływu obecność zaktywowanych, usztywnionych leukocytów blokujących światło włośniczek (16, 28). Byrne i wsp. stwierdzili, że reperfuzja mięśnia sercowego krwią o obniżonej zawartości leukocytów wyraźnie zmniejszała intensywność i obszar, w którym występowało zjawisko braku powrotu przepływu w mikrokrążeniu (16, 28). Przypuszcza się, że leukocyty zaburzają przepływ włośniczkowy poprzez mechaniczne blokowanie ich światła oraz uwalnianie wolnych rodników tlenowych pogłębiających uszkodzenie śródbłonka naczyniowego (29). Patomechanizm tego zjawiska ma więc charakter wieloczynnikowy. W czasie fazy niedokrwiennej, uszkodzenie środbłonka, obrzęk myocytów, prowadzą do powstania strefy mikrokrążenia bez przepływu. W okresie reperfuzji, nasilający się obrzęk, złogi włóknika, agregaty płytkowe i leukocytarne w świetle włośniczek skutkują w miarę upływu czasu powiększeniem się tej strefy. Metaboliczne skutki zespołu niedokrwienia-reperfuzji U chorych z miażdżycą tętnic i przewlekłym niedokrwieniem kończyn dolnych wg Fontaine’a w drugim stopniu zaawansowania klinicznego (dystans chromania między 100-500 m), objętość dopływającej do kończyn krwi zaspakaja spoczynkowe potrzeby metaboliczne mięśni. W czasie marszu sytuacja zmienia się jednak diametralnie, dochodzi do dekompensacji krążenia, pojawia się ból niedokrwionych mięśni. Można zatem przyjąć, że u ludzi z chromaniem ich codzienna aktywność życiowa doprowadza do powtarzających się incydentów niedokrwienia-reperfuzji. Częstość i stopień ich nasilenia będą tym większe, im bardziej będzie nasilona miażdżyca i krótszy dystans chromania. Mimo że występujące w tych okolicznościach niedokrwienie nie jest całkowite, to pojawia się jednak pytanie czy wyzwala ono cykl zmian charakterystycznych dla reakcji zapalnej ostrej fazy obserwowanej w okresie reperfuzji? Bezpośrednie wykazanie obecności reaktywnych form tlenu u chorych z chromaniem jest trudne ze względu na ich dużą reaktywność i krótki okres półtrwania. Dlatego w szeregu

episodes of ischemia-reperfusion during their everyday life activities. The frequency and intensity of these episodes is related to the stage of atherosclerosis and claudication distance. Though ischemia under these circumstances is not complete, the question appears whether it activates the cycle of changes typical for the inflammatory acute phase reaction observed during reperfusion. It is difficult to estimate the presence of reactive forms of oxygen in the claudicating patient, due to the high reactivity of oxygen and its short half-life. Therefore, many investigators tried to evaluate its presence indirectly, for example, by measuring the concentration of malonic dialdehyde- the endpoint product of lipid peroxidation induced by oxygen free radicals. In 1994, Hickman conducted observations in a group of patients with claudication after walking on a treadmill to a maximum distance and noted significantly increased levels of malonic dialdehyde and thrombomodulin (glycoprotein of the vascular endothelium liberated as a result of its injury). Similar changes were not observed in control subjects (29, 30). Another indirect method used to evaluate the presence of oxygen free radicals consists in monitoring the activity of antioxidants. Edwards et al. demonstrated in patients with claudication, immediately after the walking exercise significantly decreased levels of glutathione peroxidase and its selenic co-factor, antioxidants neutralizing hydrogen peroxide (29, 30). Khaira et al. used enhanced chemiluminescence measurements and observed significantly reduced antioxidative potential during the first minute after walking (29, 31). These findings were confirmed by the results of our studies (32). The studies also demonstrated similar changes in the activity of leukocytes as in the ischemia – reperfusion syndrome. Nehmann et al. reported an increased number of leukocytes in blood drawn from the femoral vein (local changes), that was not observed in blood samples from the femoral artery (systemic changes). These changes were accompanied by the increase in the number of activated leukocytes, decreasing their filtration capacity, which might explain their stiffening (15). Decreased filtration capacity of leukocytes was correlated with the increased number of lizosomes released during their degranulation (33). This suggests that activated leukocytes transfer to the syste-


Znaczenie zespołu „niedokrwienie-reperfuzja” w niedokrwieniu kończyn dolnych

badaniach opierano się na stwierdzeniu obecności i pomiarze produktu końcowych (przykładowo uzależnionej od wolnych rodników tlenowych) peroksydacji lipidów, jakim jest dwualdehyd malonowy. W 1994 r. Hickman obserwując grupę chorych z chromaniem po wykonaniu przez nich ćwiczenia marszowego, odpowiadającego ich maksymalnemu dystansowi marszu na bieżni, wykazał u nich znamienny wzrost stężenia dwualdehydu malonowego i trombomoduliny (glikoproteiny błony komórkowej środbłonka naczyniowego uwalnianej w przypadku jej uszkodzenia). Zmiany te nie występowały w grupie kontrolnej (29, 30). Inną pośrednią metodą oceny występowania wolnych rodników tlenowych jest monitorowanie u tych chorych zachowania się antyoksydantów. Edwards i wsp. wykazali u chorych z chromaniem bezpośrednio po ćwiczeniu marszowym znamienny spadek peroksydazy glutationowej i jej kofaktora selenu, antyutleniaczy neutralizujących nadtlenek wodorowy (29, 30). Khaira i wsp. posługując się pomiarem wzmocnionej chemiluminescencji wykazali u chorych w pierwszej minucie po wykonaniu ćwiczeń marszowych znamienny spadek całkowitego potencjału antyoksydacyjnego (29, 31). Występowanie tych zmian potwierdziliśmy również we własnych badaniach (32). Wykazano również, że u chorych z chromaniem bezpośrednio po wykonaniu ćwiczenia marszowego dochodzi do zmian aktywności leukocytów jaki obserwuje się w zespole niedokrwienia-reperfuzji. Nehman i wsp. w swoich badaniach stwierdzali w tej sytuacji wzrost liczby leukocytów w próbkach krwi pobranej z żyły udowej (zmiany miejscowe), wzrostu tego nie było we krwi pobranej z tętnicy udowej (zmiany systemowe). Zmianom tym towarzyszył wzrost liczby zaktywowanych leukocytów oraz zmniejszenie ich filtracyjności, co z kolei przemawiało za ich usztywnieniem (15). Stopień spadku filtracyjności leukocytów korelował ze wzrostem lizosomów uwalnianych w wyniku ich degranulacji (33). Sugeruje to, że zaktywowane leukocyty przedostają się do systemowej krwi żylnej w czasie reperfuzji, wypływając z tkanek niedokrwionych. Ponadto spadek filtracyjności leukocytów, który koreluje ze zwiększonym stężeniem tromboksanu, wzmacnia hipotezę według której pobudzone leukocyty stanowią główne źródło zwiększonej ilości tromboksanu jaki towarzyszy uszkodzeniom reperfuzyjnym.

875

mic venous blood from hypoxic tissues during reperfusion. Moreover, reduced filtration capacity of leukocytes correlated with the increased concentration of thromboxane, which supports the hypothesis that activated leukocytes are the main source of increased amount of thromboxane accompanying reperfusion injuries. One of the consequences of the ischemiareperfusion syndrome is injury to the vascular endothelium expressed by its enhanced permeability. Jellinek and Detre postulated that this particular change is the initial step in the chain of metabolic transformations leading towards atherosclerosis (34). The relationship between microalbuminuria and walking in patients with claudication has been well–documented by numerous studies (35, 36). The above-mentioned demonstrated a significantly increased albumin: creatinine ratio (being the measure of microalbuminuria), immediately after exertion. For example, Hickey noted a 152% increase of this ratio measured after exertion in a group of 23 patients (18, 19). The ratio correlated with the level of pathologically oxidized lipids, antioxidative potential, activation and degranulation of neutrophils (18, 19). It was also observed that effective revascularization significantly decreased microalbuminuria after exertion (37, 38). Other investigators who reported dysfunction of the vascular endothelium in patients with claudication, measured serum concentrations of von Willebrand’s factor (vWF) that was liberated from the injured endothelial cells and exerted an effect on aggregation and adhesion of platelets (39, 40, 41). These studies demonstrated that significantly increased vWF levels were accompanied by microalbuminuria (39, 40). Systemic inflammatory reactions immediately after walking in case of patients with claudication were expressed by the changed activity of the acute–phase proteins (42, 43, 44). These include C-reactive proteins (CRP) synthesized by hepatocytes in the process mediated by interleukine-6 released from macrophages (42, 43). CRP may activate the complement system, increase blood platelets aggregation and selectively bond LDL lipids (42, 43, 44). Majewski et al. demonstrated that CRP increased with the stage of atherosclerosis and ischemia of the lower extremities. The highest levels were found in patients with critical ischemia and rest pain (45).


876

W. Drożdż, W. Lejman

Jedną z konsekwencji zespołu niedokrwienia-reperfuzji jest uszkodzenie śródbłonka naczyniowego, czego wyrazem jest jego zwiększona przepuszczalność. Jellinek i Detre postulują, że właśnie ta zmiana stanowi początkowe ogniwo zaburzeń prowadzących do rozwoju miażdżycy (34). Związek między występowaniem mikroalbuminurii w moczu a wysiłkiem marszowym u chorych z chromaniem jest dobrze udokumentowany szeregiem badań (35, 36). Wykazały one znamienny wzrost współczynnika albuminy/ kreatyna (będący miarą mikroalbuminurii) u chorych bezpośrednio po ćwiczeniach. Przykładowo Hickey w grupie 23 chorych obserwował występujący po marszu na bieżni 152% wzrost tego wskaźnika (18, 19). Korelował on z poziomem: patologicznie utlenionych lipidów, potencjałem antyoksydacyjnym, aktywacją i degranulacją granulocytów obojętnochłonnych (18, 19). Z kolei obserwowano, że skuteczna rewaskularyzacja istotnie obniża powysiłkową mikroalbuminurię (37, 38). Inne badania wskazujące na występującą u chorych z chromaniem w okresie reperfuzji dysfunkcję śródbłonka naczyniowego, opierały się na pomiarze w surowicy stężenia czynnika von Willebranda (vWF). Jest on uwalniany z uszkodzonych komórek śródbłonka i wpływa na agregację i adhezję płytek (39, 40, 41). W badaniach tych wykazano znamienny wzrost poziomu czynnika vWF w tych samych okolicznościach, w których pojawiała się mikroalbuminuria (39, 40). Występowanie u chorych z chromaniem po wysiłku marszowym w okresie reperfuzji uogólnionej reakcji zapalnej potwierdza również zachowanie białek tzw. ostrej fazy (42, 43, 44). Należy do nich między innymi białko C-reaktywne (C-reactive protein CRP), syntetyzowane przez hepatocyty w wyniku działania interleukiny-6 uwolnionej z makrofagów (42, 43). Białko c-reaktywne może aktywizować układ dopełniacza, zwiększać agregację płytek krwi oraz wybiórczo wiązać lipidy LDL (42, 43, 44). Majewski i wsp. wykazali istnienie równoległego wzrostu CRP ze stopniem zaawansowania miażdżycy i niedokrwieniem kończyn. Największe jego wartości występowały u chorych z krytycznym niedokrwieniem i bólami spoczynkowymi (45). Obserwowano także wyższe wartości białka-C u chorych z chromaniem, u których jednocześnie potwierdzono obecność Helicobacter

Increased levels of C-protein were observed in case of patients with claudication who were at the same time positive to Helicobacter pylori and Chlamydia pneumoniae (46). Tisi et al. noted a correlation between CRP levels, concentration of fibrinogen, and presence of microalbuminuria, which in their opinion pointed to the relationship between enhanced vessel permeability during the ischemia-reperfusion syndrome and systemic inflammatory reaction (47). Another protein considered to be an extremely sensitive indicator of the inflammatory reaction during the acute phase, is the serum amyloid A protein (SAA) detected in patients with claudication. Its levels increased in the presence of pathologically oxidized lipids, the so-called oxy-LDL. SAA is an apoliprotein synthesized by hepatocytes in the presence of released cytokines, and most of all interleukin-1 (44, 47). Analysis of available data demonstrated that patients with claudication develop a wide range of metabolic changes after walking maximum distances during the reperfusion phase (emerging of inflammatory reaction mediators, drop of antioxidant potential) typical for systemic low-grade inflammation. This may induce changes in the reactivity of the vascular endothelium and even be the source of its injuries in areas distant from the primary ischemia (lower extremities, for example). Adaptation mechanisms in patients with intermittent claudication Nowadays, there is no doubt that regular physical exercise exerts positive effects on our health and reduce the risk of coronary heart disease (48, 49). In 1992, the American Heart Association (AHA) identified lack of physical activity as the risk factor for cardiovascular system diseases (48, 49). Physical exercises comprise body movements practiced to create or maintain at least one element of physical fitness. This definition also covers walking exercises. Numerous authors documented in their studies that walking enables to reach longer distances, free of pain by people with claudication, and also prolong the duration of walking (50, 51). Regular exercises have positive effect on the functional activity, which is usually low in pa-


Znaczenie zespołu „niedokrwienie-reperfuzja” w niedokrwieniu kończyn dolnych

pylori lub Chlamydia pneumonice (46). Tisi i wsp. stwierdzali korelację między poziomem CRP a stężeniem fibrynogenu oraz obecnością mikroalbuminurii, co ich zdaniem przemawia za istnieniem współzależności między zwiększoną w przebiegu niedokrwienia-reperfuzji przepuszczalnością naczyń oraz uogólnioną reakcją zapalną (47). Innym białkiem, uważanym za bardzo czuły wskaźnik odczynu zapalnego w reakcji ostrej fazy, którego wzrost stwierdzono u chorych z chromaniem, jest tzw. amyloidowe białko A (serum amyloid A protein – SAA). Obserwowano jego wzrost w obecności patologicznie utlenionych lipidów tzw. oxy-LDL. Jest ono apolipoproteiną syntetyzowaną przez hepatocyty pod wpływem uwalnianych cytokin, a przede wszystkim interleukiny-1 (44, 47). Analizując zatem dostępne dane można stwierdzić, że u chorych z chromaniem po wysiłku marszowym, odpowiadającym ich maksymalnemu dystansowi marszu, w okresie reperfuzji występuje szereg zmian metabolicznych (pojawienie się mediatorów reakcji zapalnej, spadek potencjału antyoksydacyjnego) charakterystycznych dla systemowej reakcji zapalnej (low grade inflammation). W świetle obecnej naszej wiedzy może ona indukować zaburzenia, reaktywności śródbłonka naczyniowego, a nawet powodować jego uszkodzenie także w miejscach odległych od pierwotnego obszaru niedokrwienia jakim u tych chorych są kończyny dolne. Mechanizmy adaptacyjne u chorych z chromaniem przestankowym W dzisiejszych czasach nie ma już wątpliwości, że systematyczne ćwiczenia fizyczne wywierają korzystny wpływ na stan zdrowia zmniejszając ryzyko wystąpienia chorób układu krążenia (48, 49). W 1992 r. Amerykańskie Towarzystwo Chorób Serca (American Heart Association – AHA) wyodrębniło brak aktywności fizycznej jako czynnik ryzyka chorób układu krążenia (48, 49). Trening jeden z rodzajów aktywności fizycznej to zaplanowane systematyczne i wielokrotnie powtarzane ruchy ciała (bądź jego części) wykonywane w celu wytworzenia lub utrzymania co najmniej jednego ze składników sprawności fizycznej. Definicja ta obejmuje także trening marszowy. W wielu badaniach wykazano i obszernie udokumentowano, że ćwiczenia marszowe umożliwiają u chorych z chromaniem uzyska-

877

tients with claudication. The questionnaire conducted by Hiatt demonstrated that patients involved in training programs could spend more time performing daily activities with different intensity, and also spent more time on leisure. In these patients the general outcome of physical activity was on the increase (50, 51). It should be remembered that in case of patients with ischemic atherosclerosis of the lower extremities, intermittent claudication related to daily activities was connected with repeated intermittent periods of ischemia and reperfusion of muscles. The question arises, whether recommendation of regular walking exercises will not be harmful and will not speed up atherogenesis in other areas, such as coronary or cerebral arteries. It should be remembered that most (if not all) reported systemic inflammatory reactions in patients with claudication during reperfusion developed under special conditions. All these changes were monitored immediately after intensive walking exercises, although only performed once. In order to evaluate the potential harmful effect of ischemia-reperfusion during a longer duration, observations and measurements should be performed 3-6 months after regular physical exercises. Such data have been already available from studies presenting follow-up results. Tisi et al. observed decreased levels of acute phase proteins, such as C-reactive and amyloid-A proteins, and clearly reduced microalbuminuria in patients after a 6-month program of walking exercises. This reaction was similar to the one occurring in the patients after successful revascularization (52, 53). Interesting observations were presented by E.Turton et al., who analyzed initial marker levels (activation of granulocytes, malonic dialdehyde, elastase level, total antioxidatve potential) of the ischemia – reperfusion injury after intensive walking exercises. The patients were then involved in the 3-month program of walking exercises (on a treadmill) and the same parameters were evaluated again after 3 and 6 months. They observed significantly lowered granulocyte activity, elastase level, malonic dialdehyde and increased antioxidative potential after the training program (54, 55). This was the first time that the beneficial effect of walking exercises was demonstrated.


878

W. Drożdż, W. Lejman

nie dłuższego dystansu chodzenia wolnego od bólu, a także wydłużenie maksymalnego czasu marszu (50, 51). Wykonywane regularnie ćwiczenia powodują ponadto korzystną zmianę aktywności życiowej pacjentów, która u ludzi z chromaniem jest zazwyczaj bardzo niska. Przeprowadzone na podstawie kwestionariusza Hiatta badania wykazały, że chorzy poddani tej formie leczenia angażowali się w większym wymiarze czasowym w wykonywanie zajęć domowych o różnej intensywności, poświęcali tygodniowo więcej czasu na rekreację. U chorych tych wzrastał ogólny bilans aktywności fizycznej (50, 51) Należy jednak brać pod uwagę fakt, że u chorych z miażdżycowym niedokrwieniem kończyn dolnych, chromanie przestankowe związane z ich codzienną aktywnością życiową to także występowanie powtarzalnych, naprzemiennych okresów niedokrwienia i reperfuzji masy mięśniowej kończyn dolnych. Powstaje zatem uzasadnione pytanie wynikające z obaw czy w świetle powyżej przedstawionych faktów zalecanie oraz zachęcanie do regularnych ćwiczeń marszowych nie przynosi im wymiernej szkody i nie doprowadza do przyśpieszenia rozwoju miażdżycy również w innych regionach, takich jak przykładowo tętnice wieńcowe czy mózgowe. W rozważaniach na ten temat należy uwzględnić jeden istotny fakt. Większość (jeśli nie wszystkie) doniesień na temat pojawienia się u chorych z chromaniem uogólnionej reakcji zapalnej w okresie reperfuzji dotyczyły szczególnych okoliczności. Zmiany te występowały bowiem i były rejstrowane bezpośrednio po wykonaniu intensywnego ćwiczenia marszowego, najczęściej odpowiadające maksymalnemu dystansowi marszu chorego na bieżni ruchomej, ale było to obciążenie jednorazowe. Aby określić w dłuższym przedziale czasowym potencjalną szkodliwość (lub jej brak) efektu niedokrwienia-reperfuzji u tych chorych należałoby przeprowadzić obserwacje i pomiary, również po zakończeniu regularnie stosowanych ćwiczeń marszowych, tj. najczęściej po okresie 3 lub 6 mies. W ostatnich latach ukazały się doniesienia dotyczące także tych aspektów przedstawionego problemu. Tisi i wsp. u chorych z chromaniem po zakończeniu 6-miesięcznego programu ćwiczeń marszowych stwierdzali obniżenie poziomu białek ostrej fazy, tj. białka C-reaktywnego i amyloid-A białka oraz wyraźne zmniejszenie

It was expressed not only by the increased walking capacity, but also by the reduced harmful effect of the ischemia-reperfusion syndrome, as a result of the less intensive systemic inflammatory reaction. We observed similar effects of regular walking exercises that stimulated the antioxidative potential expressed after the 12week program. Thus, significantly increased activity of superoxide dismutase SOD and concentration of the reduced glutathione GTH were observed (32, 56). The walking exercise normalizes the reactivity of the vascular endothelium injured during reperfusion. Brendle et al. evaluated a group of elderly patients with claudication (mean age of 69 years), considering the effects of the 6-month training program on functions of the brachial artery vascular endothelium (57). The results showed improvement of these functions expressed by a 61% increased blood flow-related vasodilation. Moreover, the presence of this mechanism in the brachial artery pointed to systemic and not only local improvement. Normalization of endothelial functions occurred, despite the low intensity of exercises related to patient age and weak tolerance of effort. These observations are consistent with the findings of other authors, who also observed normalized endothelial functions, as a result of walking exercises in patients with cardiac insufficiency, primary hypertension, or in healthy young or elderly subjects (58, 59). However, walking exercises may render negative influence on endothelial functioning in case of more advanced atherosclerosis and ischemia. The lower the level of the ankle-brachial index (ABI), the more significant the narrowing of the vessels lumen (57). The least marked improvement was observed in case of patients with the lowest ABI levels and critical ischemia (59, 60). This was due to the fact that advanced atherosclerosis causes irreversible injuries to the vascular endothelium and permanent loss of vessel relaxation related to blood flow volume. Blood flow volume – related regulation of the vascular lumen most probably depends on the synthesis and activity of nitrogen oxide (58, 59, 60). Hornig et al. demonstrated that the administration of NG monomethyl-L-arginine, an inhibitor of nitrogen oxide, lead towards reversed functioning of the endothelium observed after 4-weeks of walking exercises (61). Hambrecht et al. found that acetylocholine


Znaczenie zespołu „niedokrwienie-reperfuzja” w niedokrwieniu kończyn dolnych

mikroalbuminurii, czyli reakcję podobną do tej jaka występuje u chorych po wykonaniu skutecznej rewaskularyzacji (52, 53). Przykładem interesującej pracy dotyczącej tego problemu jest również doniesienie Turtona i wsp. Autorzy badali wyjściowe poziomy markerów (aktywacja granulocytów, poziom dwualdehydu malonowego, poziom elastazy, całkowity potencjał antyoksydacyjny) uszkodzenia występującego w mechanizmie niedokrwienia-reperfuzji, u chorych po wykonaniu ostrego ćwiczenia marszowego. Chorzy odbywali następnie 3-miesięczny nadzorowany program ćwiczeń marszowych na ruchomej bieżni Po 3 i 6 mies. ponownie oceniano poziom tych samych parametrów, stwierdzając że przeprowadzony trening powodował znamienne zmniejszenie: aktywacji granulocytów, spadek poziomu elastazy, dwualdehydu malonowego oraz wzrost potencjału antyoksydacyjnego (54, 55). Zdaniem autorów po raz pierwszy udało się wykazać, że trening marszowy przynosi korzystny efekt polegający nie tylko na zwiększeniu wydolności marszowej, ale również redukuje poprzez zmniejszenie intensywności systemowej reakcji zapalnej szkodliwe oddziaływanie zjawiska niedokrwienie-reperfuzja. Także w badaniach własnych obserwowaliśmy korzystne oddziaływanie regularnego treningu marszowego stymulującego potencjał antyoksydacyjny ustroju, czego wyrazem po 12 tyg. ćwiczeń marszowych był znamienny wzrost aktywności dysmutazy ponadtlenkowej – SOD oraz stężenia zredukowanego glutationu – GTH (32, 56). Trening marszowy normalizuje również uszkodzoną w okresie reperfuzji reaktywność śródbłonka naczyniowego. Brendle wsp. w grupie starszych chorych (średni wiek 69 lat) z chromaniem badali wpływ 6-miesięcznego programu ćwiczeń marszowych na czynność śródbłonka naczyniowego tętnicy ramiennej (57). Wyniki tych badań wskazują, że ćwiczenia poprawiają czynność śródbłonka, za czym przemawiał wzrost zależnej od przepływu wasodylatacji o 61%. To że dotyczył on w tym przypadku tętnicy ramiennej dowodzi, że poprawa miała charakter systemowy, a nie tylko lokalny. Normalizacja czynności śródbłonka występowała, mimo że obciążenia marszowe, ze względu na wiek i słabą tolerancję wysiłku w tej grupie chorych, nie były duże (57). Obserwacje te są zgodne z doniesieniami innych autorów o normalizacji czynności śródbłonka na-

879

administered to patients with cardiac insufficiency increased blood flow by 200%, measured after the 6-month walking program (60). A similar effect was not observed after concomitant administration of acetylocholine and the NO inhibitor. The authors attributed improved functions of the vascular endothelium to the increased generation and release of nitrogen oxide (60, 61). It is hypothesized that a similar mechanism may occur in patients with claudication after walking exercises. Currently available data show that longterm walking exercises in patients with claudication do not intensify, but significantly lower the systemic inflammatory reaction during reperfusion (59, 60, 61, 62). The question arises what are the underlying mechanisms of the dichotomic reaction to a single event of ischemia-reperfusion on one hand, and to long-term regular walking exercises on the other? At least a few hypotheses explain the decreased systemic inflammatory reaction in case of patients with claudication after walking exercises. It is postulated that adaptation to certain intensity of exercises may reduce tissue ischemia and increase its tolerance (54). The reperfusion phase may be shorter in these patients as a result of improved distribution and changed metabolism in ischemic muscles. Some authors also observed increased protease concentrations, which may faster and more effectively remove elastase released from the activated granulocytes. Thus, preventing the cascade of the inflammatory reaction (54, 62). However, most authors claim that ischemic preconditioning plays the main role in reducing the systemic inflammatory reaction during reperfusion. Ischemic preconditioning was first described in 1986, by Murry et al. The mechanism turned out most effective in decreasing the extent of tissue injury during the course of the ischemia – reperfusion syndrome. They demonstrated on an animal model of a dog’s heart that 4 consecutive episodes of 5-minute ischemia did not lower the ATP level and did not cause heart necrosis, but protected against injury induced immediately after 40-minutes of ischemia (63). It was shown that the area of postinfarction myocardial necrosis in dogs previously subject to ischemic preconditioning was by 70% smal-


880

W. Drożdż, W. Lejman

czyniowego w wyniku rehabilitacji marszowej u chorych z niewydolnością serca, samoistnym nadciśnieniem, czy u zdrowych zarówno młodych, jak i starszych ludzi (58, 59). Stopień zaawansowania miażdżycy i niedokrwienia może niekorzystnie wpływać na występującą po rehabilitacji marszowej poprawę czynności śródbłonka naczyniowego. Im u chorego stwierdzano niższe wartości wskaźnika kostkowo-ramiennego (ABI), tym zależne od przepływu poszerzenie światła naczynia było mniejsze (57). Chorzy z najniższymi wartościami ABI i krytycznym niedokrwieniem wykazywali najmniejszą poprawę (59, 60). Przemawia to za tym, że zaawansowana miażdżyca uszkadza w sposób nieodwracalny śródbłonek naczyniowy, a utrata zależnej od przepływu krwi relaksacji naczynia ma charakter trwały. Czynność środbłonka polegająca na regulacji światła naczynia, w zależności od objętości przepływającej przez nie krwi, jest zależna najprawdopodobnie od syntezy i działania tlenku azotu (58, 59, 60). Hornig i wsp. wykazali, że poprawa czynności środbłonka naczyniowego osiągnięta w wyniku 4-tygodniowych ćwiczeń została zniesiona po podaniu NG monometylL-argininy, która jest inhibitorem tlenku azotu (61). Hambrecht i wsp. po 6 mies. ćwiczeń obserwowali u chorych z niewydolnością mięśnia sercowego, po podaniu acetylocholiny 200% wzrost przepływu (60). Efekt ten nie występował przy jednoczesnym podaniu acetylocholiny i inhibitora N0. Autorzy uważają, że obserwowana poprawa czynności śródbłonka naczyniowego to skutek zwiększonej produkcji i uwalniania tlenku azotu (60, 61). Przypuszcza się, że podobny mechanizm poprawy występuje również u chorych z chromaniem po przeprowadzeniu ćwiczeń marszowych. Obecnie dostępne obserwacje wskazują zatem, że długotrwale prowadzone u chorych z chromaniem ćwiczenia marszowe nie nasilają, ale w sposób znaczący osłabiają występującą w okresie reperfuzji uogólnioną reakcję zapalną (59-62). Nasuwa się pytanie, co powoduje tę dychotomiczną reakcję ustroju na pojedynczy incydent niedokrwienia-reperfuzji z jednej, a regularnie prowadzone w dłuższym przedziale czasowym ćwiczenia marszowe z drugiej strony? Istnieje kilka hipotez tłumaczących zmiejszenie ogólnoustrojowej reakcji zapalnej u chorych z chromaniem po odbyciu ćwiczeń mar-

ler compared to controls only subject to 40minute coronary artery closure (63, 64). Ischemic preconditioning appears within several minutes, which points to the involvement of potential mediators in this mechanism. Locally released agonists: adenosine, bradykinine, catecholamines, and opioids transfer protective reaction through the surface receptors of various cells (65, 66). Also kinases, such as protein kinase-C, tirosine kinase or kinasep38MAP take part in the transfer pathway of protective signals. The endpoint effector of ischemic preconditioning remains unknown. However, the role of the ATP-related K-ATP potassium channel was indicated (66, 67). In 1993, the „second window of protectionSWOP” was found, appearing 12-24 hours after the activation of the adaptation stimulus. As opposed to the previous window of protection, which is active for the first 2-3 hours, the protective activity of SWOP is longer, amounting to 48-96 hours, though with lower intensity compared to the earlier phase (68, 69, 70). Thus, the mechanism of ischemic preconditioning has two phases: initial, intensive but short-timed stimulus followed by longer tissue protection of lower intensity (68, 69, 70). The protective mechanism of ischemic preconditioning is not limited to the myocardium. It was also found in the brain, liver, lungs, intestines or skeletal muscles. Thus far identified protective mechanisms activated during the process of ischemic preconditioning can be generally divided into „ischemia tolerance” and „reperfusion tolerance”, where the former includes the following: – limited passive transfer of ions through the mitochondrial membranes, the so-called „membrane block”, – lower cellular energy requirement, – reduced ATP consumption, – lower glucose rate, – amplified energy transfer between cells, – reduced generation of hydrogen ions, – maintained ion equilibrium during prolonged hypoxia, – transformation of the phenotype towards ischemia tolerance. (according to Pasupathy and S.Homer-Vanniasinkam. Eur J Vasc Endovasc Surg 29, 106, 2005)

It was demonstrated that reduced metabolic turnover during ischemic preconditioning is responsible for decreased cellular activity


Znaczenie zespołu „niedokrwienie-reperfuzja” w niedokrwieniu kończyn dolnych

szowych. Przypuszcza się, że przy danym obciążeniu marszowym w wyniku adaptacji zmniejsza się stopień niedokrwienia tkanek, a poprawia jego tolerancja (54). Być może u tych chorych dochodzi do skrócenia fazy reperfuzji w wyniku lepszej dystrybucji i zmiany metabolizmu niedokrwionych mięśni. Obserwowano w tej fazie również wzrost stężenia proteaz, które mogą szybciej i skuteczniej usuwać uwalnianą z zaktywowanych granulocytów elastazę i tą drogą zapobiegać narastaniu kaskady reakcji zapalnych (54, 62). Większość autorów jest zdania, że główną rolę w zmniejszeniu systemowej reakcji zapalnej występującej u tych chorych w okresie reperfuzji odgrywa przede wszystkim mechanizm tak zwanej niedokrwiennej adaptacji (ischemic preconditioning). W 1986 r. Murry i wsp. opisali zjawisko „niedokrwiennej adaptacji”, które okazało się być najskuteczniejszym mechanizmem ograniczającym uszkodzenia tkanek w przebiegu niedokrwienia-reperfuzji. Wykazali oni, że w warunkach doświadczalnych (serce psa) cztery następujące po sobie 5-minutowe okresy niedokrwienia nie tylko nie powodują spadku poziomu ATP i martwicy mięśnia sercowego, ale co więcej zabezpieczają przed uszkodzeniem w wyniku wywołanego bezpośrednio po tym przedłużonego 40-minutowego okresu niedokrwienia (63). Wykazano w tym badaniu, że strefa martwicy pozawałowej mięśnia sercowego u psów poddanych wcześniej niedokrwiennej adaptacji była aż o 70% mniejsza w porównaniu do grupy kontrolnej poddanej wyłącznie 40-minutowemu zamknięciu tętnicy wieńcowej (63, 64). Niedokrwienna adaptacja pojawia się szybko, w okresie kilku minut, co sugeruje udział w niej mediatorów. Miejscowo uwalniani agoniści: adenozyna, bradykinina, katecholaminy, opioidy, przenoszą reakcje ochronną poprzez receptory powierzchniowe różnych komórek (65, 66). Również takie kinezy, jak: białkowa kinaza-C, kinaza tyrozynowa czy kinazap38MAP, biorą udział w tym szlaku przekazywania sygnałów ochronnych. Nie znamy precyzyjnie charakteru końcowego efektora niedokrwiennej adaptacji jakkolwiek wykazano w nim udział zależnego od ATP kanału potasowego K-ATP (66, 67). W 1993 r. stwierdzono występowanie drugiego „okna” ochronnego (second window of protection-SWOP), pojawiającego się w 12-24

881

even by 90%, which enables to survive 10-fold longer at the same level of energy supply. Energy consumption during hypoxia is mainly associated with the activity of the sodium pump that controls the Na+/K+ gradient on both sides of the cellular membrane. Despite lowered activity of the sodium pump to ñ of its normal capacity, it continues to maintain an appropriate Na+/K+ gradient due to the impaired passive cellular transfer of ions caused by the membrane block (71). Lowered energy requirement as a consequence of the reduced metabolic turnover is associated with slowed distribution of adenile nucleotides and lowered glucose reduction. This process is mediated by the increased activity of kinase (AMPK) impairing glicolysis (71). The distribution of ATP during the process of ischemia-reperfusion leads towards the cumulation of adenosine 5-phosphate (AMP) of the allosteric activator- AMPK. The impairing of AMPK converts the protective effect of ischemic preconditioning (72). The cell generating energy is not, as Hochachka said, only a „watery bag of enzymes”. Numerous enzymes mediate the pathway of energy transport and distribution through the mitochondrial respiratory chain. The transport of ATP generated in the narrow inner folds of the mitochondrium is mediated by creatine kinase, adenyl kinase, or enzymes of the glycolysis pathway (71, 72, 73). It was shown that ischemic preconditioning amplified the efficiency of these mechanisms (71, 72, 73). Short periods of ischemia trigger gene transcription and thus, increase tissue tolerance towards ischemia. Appearing heat shock proteins help to preserve cellular structure and the functional integrity of the nuclei and cytoplasm proteins. Under experimental conditions, 48 hours after ischemic preconditioning in the rat one observed a 50-fold increase of this potential (74). Amongst mechanisms activated during the process of ischemic preconditioning that increase tissue tolerance during reperfusion the following were considered: – reduced oxygen free radicals generation, – maintained intracellular oxidative-reducing potential, – reduced reperfusion-induced apoptosis, – maintained mitochondrial integration during reperfusion,


882

W. Drożdż, W. Lejman

godzin od zadziałania inicjującego bodźca adaptacyjnego. W przeciwieństwie do wczesnego „okna ochronnego”, które wykazuje działanie tylko przez pierwsze 2-3 godziny, „SWOP” charakteryzuje ochrona przez 48-96 godzin, jakkolwiek intensywność tej ochrony jest mniejsza w porównaniu z fazą wczesną (68, 69, 70). Tak więc niedokrwienna adaptacja wykazuje dwufazowy mechanizm ochronny, w którym występują: początkowy silny, ale krótkotrwały bodziec, po którym następuje faza słabiej wyrażonej, ale znacznie dłużej trwającej ochrony tkanek (68, 69, 70). Ochronne działanie niedokrwiennej adaptacji nie ogranicza się tylko do mięśnia sercowego, jego występowanie stwierdzono również w przypadku: mózgowia, wątroby, płuc, nerek, jelit czy mięśni szkieletowych. Dotychczas poznane mechanizmy ochronne, działające w niedokrwiennej adaptacji, można umownie podzielić na zapewniające „tolerancję niedokrwienia” oraz warunkujące „tolerancję reperfuzji”. Wśród tych zapewniających tolerancję niedokrwienia wymienia się przede wszystkim: – ograniczenie biernego przechodzenia jonów przez błony mitochondrialne tzw. „blok błonowy”, – spadek zapotrzebowania komórkowego na energię, – spadek zużycia ATP, – zmniejszenie tempa glikolizy, – wydajniejsze przekazywanie energii między komórkami, – zmniejszenie produkcji jonów wodorowych, – utrzymywanie równowagi jonowej w czasie przedłużonej hipoksji, – transformacja fenotypu w kierunku tolerancji niedokrwienia. (wg S. Pasupathy i S. Homer – Vanniasinkam Eur J Vasc Endovasc Surg 29, 106, 2005)

Wykazano, że w niedokrwiennej adaptacji dochodzi do „metabolicznego zahamowania”, w wyniku którego aktywność komórek może obniżać się aż o 90%, co warunkuje że mogą one przeżywać dziesięciokrotnie dłużej przy tym samym zaopatrzeniu w energię. Zużycie energii w stanach hipoksji jest głównie związane z działaniem pompy sodowej utrzymującej odpowiedni gradient stężeń: Na+/K+ po obu stronach błony komórkowej. Mimo spadku aktywności pompy sodowej do jednej/czwartej jest ona w stanie utrzymać pra-

– reduced no-reflow effect, – reduced number of activated granulocytes and generation of cytokines. (according to Pasupathy and S.Homer – Vanniasinkam) Eur J Vasc Endovasc Surg 29, 106, 2005

The result of ischemic preconditioning of the liver under experimental conditions subsequently subject to cold ischemia demonstrated reduced conversion of xanthine dehydrogenase into xanthine oxidase, which decreased oxidative stress during reperfusion. In animals with an implanted preconditioned liver, simultaneous less intensive lung, capillary placenta injuries were observed (75, 76). Similar lowered intensity of oxidative stress as a result of ischemic preconditioning was found in the skeletal muscles and intestines (74, 75, 76). Clinical observations of patients subject to ischemic preconditioning before pneumonectomy revealed high levels of peroxide dismutase that effectively removes oxygen free radicals (74, 75). Borowicz-Kupfer cells are the main source of the reactive oxygen in the liver. It was observed that ischemic preconditioning slowed down their activity and interactions on the line granulocyte – endothelium with a concomitantly maintained normal oxidative-reducing potential of hepatocytes (76, 77). Also apoptosis was found to play a significant role during reperfusion (78). Studies demonstrated increased levels of tumor necrosis factor (TNF-alpha) amplifying hepatocytic apoptosis during liver reperfusion (78, 79). It is hypothesized that ischemic preconditioning, which decreases the TNF-alpha level reduces the rate of liver cells apoptosis (78). The above-mentioned data was confirmed by clinical observations, which found dramatically decreased hepatocyte apoptosis in patients undergoing liver transplantation, subject to ischemic preconditioning (78, 79). Similar observations were observed in case of patients undergoing pneumonectomy (78, 79). Mitochondria play the key role in energy generation, oxidative phosphorilation, generation of reactive forms of oxygen, calcium ions homeostasis, and apoptosis inducing factor release (AIF) (70). All these processes influence the activity of cells under stressful conditions (70). The mitochondrial channel K-ATP regulates apoptosis induced by oxidative stress (70).


Znaczenie zespołu „niedokrwienie-reperfuzja” w niedokrwieniu kończyn dolnych

widłowy gradient NA+/K+ między innymi dlatego, że w wyniku bloku błonowego zostaje zahamowane bierne przechodzenie jonów do i z komórki (71). Obniżenie zużycia energii poprzez spadek tempa przemian metabolicznych wiąże się z wolniejszym rozkładem nukleotydów adenilowych i redukcją glikolizy. Proces ten zachodzi przy udziale zwiększonej aktywności kinazy (AMPK) hamującej glikolizę (71). Rozkład ATP w przebiegu procesu niedokrwienia-reperfuzji prowadzi do kumulacji adenozyno-5-fosforanu (AMP) allosterycznego aktywatora AMPK. Hamowanie AMPK znosi ochronny efekt niedokrwiennej adaptacji (72). Komórka produkująca energię nie jest jak to określił Hochachka tylko „wodną torebką wypełnioną enzymami”. Transport energii z miejsca powstania do regionów zużycia odbywa się poprzez złożony układ transportowy, jakim jest mitochondrialny łańcuch oddechowy, przy współudziale szeregu enzymów. Powstająca w wąskich fałdach błony wewnętrznej mitochondrium cząstka ATP jest przenoszona do miejsca jej wykorzystania przy udziale takich enzymów, jak: kinaza kreatynowa, kinaza adenylowa czy enzymy szlaku glikolizy (71, 72, 73). Wykazano, że niedokrwienna adaptacja zwiększa wydolność tych mechanizmów (71, 72, 73). Krótkie okresy niedokrwienia zapoczątkowują genową transkrypcję zwiększającą tolerancję tkanek na niedokrwienie. Pojawiają się białka szoku cieplnego, które wspomagają komórkę w utrzymaniu struktury i integracji czynnościowej ich jądra i białek cytoplazmy. W warunkach doświadczalnych w 48 godzin po niedokrwiennej adaptacji w przypadku hepatocytów szczura obserwowano 50-krotny wzrost tych możliwości (74). Wśród mechanizmów uruchamianych w procesie niedokrwiennej adaptacji, warunkujących zwiększoną tolerancję tkanek w okresie reperfuzji, wymienia się: – zmniejszenie produkcji wolnych rodników tlenu, – utrzymanie wewnątrzkomórkowego potencjału oksydo-redukcyjnego, – zmniejszenie wywołanej reperfuzją apoptozy, – utrzymanie w okresie reperfuzji integracji mitochondriów, – zmniejszenie oddziaływania efektu „no-reflow” (braku przepływu),

883

These channels play the key role in the regulation of calcium ion levels, ATP, both in the mitochondrial matrix and cytoplasm (70). It was shown that rat hearts subject to ischemic preconditioning released from the mitochondria lower amounts of AIF (70). Activation of K-ATP channels as a result of ischemic preconditioning demonstrated the protective effect during reperfusion, also in the rabbit and dog (70). Another protective mechanism activated as a result of ischemic preconditioning may inhibit mitochondrial permeability transition pores (MPTP) (70). Opening of the pores during the first minutes of reperfusion under conditions of increased concentration of ions CA2+, reduced ATP, oxidative stress and intracellular acidosis may trigger the mechanism of cell apoptosis (80). During reperfusion, no-reflow may involve as much as 30% of the capillary bed in the ischemic area expressed by epithelial cell edema, over excessive expression of adhesion molecules, limited bioavailability of nitrogen oxide, activation of granulocytes and platelets (81). Numerous experimental, as well as clinical studies demonstrated that ischemic preconditioning decreased the effect of this negative phenomenon (81). For example, in case of animals subject to transient episodes of ischemia (TIA), induced during ischemic preconditioning of the brain, one observed enhanced metabolism of arachidonic acid and higher levels of prostaglandins that increased the blood flow rate. In this group, as compared to controls the stroke area was by 50% smaller (82). Increased levels of NO as a result of ischemic preconditioning were found to inhibit vasoconstriction by neutralizing peptides, such as endotheline, released during ischemic reperfusion (82). Kharabanda et al. demonstrated that ischemic preconditioning of brachial muscles recovers blood flow – related vasodilation (83). Amongst the protective mechanisms induced during ischemic preconditioning the important role of adenosine, an endogenous capillary relaxant was underlined. Adenosine is the intermediate metabolite of the ATP transformation that has potential to reduce the extent of injuries caused by reperfusion, such as: neutralization of the reactive forms of oxygen, impairing proteolytic enzymes liberated by activated granulocytes, impairing thromboxane


884

W. Drożdż, W. Lejman

– zmniejszenie liczby zaktywowanych granulocytów i produkcji cytokin. (wg S. Pasupathy i S. Homer – Vanniasinkam Eur J Vasc Endovasc Surg 29, 106, 2005)

W warunkach doświadczalnych w wyniku przeprowadzonej niedokrwiennej adaptacji wątroby, poddanej następnie zimnemu niedokrwieniu, stwierdzano zmniejszenie konwersji dehydrogenazy ksantynowej w oksydazę ksantynową, co powodowało w okresie reperfuzji zmniejszenie stresu oksydacyjnego. U zwierząt, którym przeszczepiono taką wątrobę występowało jednocześnie mniejsze uszkodzenie łożyska kapilarnego płuc (75, 76). Podobne osłabienie stresu oksydacyjnego w wyniku przeprowadzonej adaptacji występowało również w mięśniach szkieletowych i jelitach (74, 75, 76). W obserwacjach klinicznych u pacjentów poddanych przed wykonaniem pneumonektomii niedokrwiennej adaptacji wykazano wysokie poziomy dysmutazy ponadtlenkowej, wydolnego zmiatacza wolnych rodników tlenu (74, 75). Komórki Browicza-Kupfera są głównym źródłem reaktywnych form tlenu w wątrobie. Obserwowano, że w wyniku niedokrwiennej adaptacji zmniejszała się aktywność tych komórek oraz oddziaływanie na linii granulocyty-śródbłonek naczyniowy, jednocześnie zachowany pozostawał prawidłowy potencjał oksydo-redukcyjny hepatocytów (76, 77). Apoptoza, czyli „zaprogramowana śmierć komórki”, jest uznawana za istotną formę obumierania komórek w okresie reperfuzji (78). Wykazano, że w okresie reperfuzji wątroby po jej uprzednim niedotlenieniu dochodzi do wzrostu poziomu czynnika nekrotycznego guza (TNF-=), który nasila apoptozę hepatocytów (78, 79). Przypuszcza się, że niedokrwienna adaptacja doprowadzając do spadku poziomu TNF-= zmniejsza tą drogą apoptozę komórek wątroby (78). Podobne dane pochodzą z obserwacji klinicznych. U chorych po przeszczepie wątroby poddanej wcześniejszej adaptacji stwierdzano dramatycznie mniejszą apoptozę hepatocytów (78, 79). Analogiczne spostrzeżenia odnoszą się do pacjentów poddawanych pneumonektomii (78, 79). Mitochondria spełniają zasadniczą rolę w produkcji energii, oksydatywnej fosforylacji, generowaniu reaktywnych form tlenu, homeostazie jonów wapniowych oraz uwalnianiu czynnika indukującego apoptozę – AIF (70). Te wła-

synthesis, and reducing the number of platelet aggregates. High concentrations of adenosine were found in tissues subject to ischemic preconditioning (84, 85). Hypoxic tissues previously subject to ischemic preconditioning demonstrate lower energetic requirement expressed by saving energetic substrates, lowered metabolism, and more efficiently preserved acid-base equilibrium. During reperfusion, one observed reduced oxidative stress, activation of granulocytes, generation of cytokines, decreased apoptosis, and improved microcirculation. In case of patients with atherosclerotic ischemia of the lower extremities and claudication, a single walking exercise with the intensity close to maximum (until pain renders impossible continuation), may induce the systemic inflammatory reaction similar to the one observed during reperfusion. Regular walking exercises practiced for longer periods of time of three or six months, considerably reduce this reaction. Our observations demonstrated that the mechanism of ischemic preconditioning plays the most important role in the above-mentioned process. Therefore, we do not support the opinions of other authors, who claimed that walking exercises increased the functional capabilities and general patient fitness, at the expense of systemic inflammatory reaction that may potentially influence atherogenesis.

ściwości powodują, że stan mitochondriów jest głównym czynnikiem wpływającym na losy komórek poddanych stresowi (70). Mitochondrialny kanał K-ATP reguluje apoptozę indukowaną stresem oksydacyjnym (70). Kanały te odgrywają zarazem kluczową rolę w regulacji poziomu jonów wapniowych, ATP zarówno w miochondrialnej matriks, jak i w cytoplazmie (70). Wykazano, że poddane adaptacji serca szczurów uwalniają z mitochondriów mniejszą ilość czynnika indukującego apoptozę AIF (70). Aktywacja w wyniku niedokrwiennej adaptacji kanałów K-ATP wykazywała w okresie reperfuzji działanie ochronne także w stosunku do różnych narządów królika czy psa (70).


Znaczenie zespołu „niedokrwienie-reperfuzja” w niedokrwieniu kończyn dolnych

Inny potencjalny mechanizm ochronny uruchamiany w wyniku adaptacji może polegać na hamowaniu przepuszczalności tak zwanych przejściowych porów mitochondrialnych (mitochondrial permeability transition pores – MPTP) (80). Otwarcie tych porów w pierwszych minutach reperfuzji w warunkach zwiększonego stężenia jonów Ca2+, spadku ATP, stresu oksydacyjnego i kwasicy wewnątrzkomórkowej, może zapoczątkować proces obumierania komórek w mechanizmie apoptozy (80). W okresie reperfuzji aż 30% łożyska kapilarnego w obrębie uprzednio niedokrwionego obszaru może być nadal pozbawione przepływu (no-reflow phenomenon). W mechanizmie tego niekorzystnego zjawiska odgrywają rolę: obrzęk komórek śródbłonka, nadmierna ekspresja molekuł adhezyjnych, ograniczona biodostępność tlenku azotu, aktywacja granulocytów i płytek (81). W wielu badaniach zarówno doświadczalnych, jak i klinicznych wykazano, że niedokrwienna adaptacja zmniejsza zasięg tego niekorzystnego zjawiska (81). Przykładowo u zwierząt, u których adaptacja mózgowia polegała na wywołaniu przemijających epizodów niedokrwienia (TIA), obserwowano wzmożony metabolizm kwasu arachidonowego i wzrost poziomu prostaglandyn skutkujący wzrostem przepływu. W grupie tej w porównaniu z kontrolą zasięg obszaru objętego udarem był o 50% mniejszy (82). Obserwowano, że wysoki poziom NO występujący w wyniku przeprowadzonej adaptacji hamuje obkurczenie naczyń poprzez neutralizację takich peptydów, jak np. uwalniana w czasie niedokrwienia-reperfuzji endotelina (82). Z kolei Kharabanda i wsp. wykazali u ludzi, że niedokrwienna adaptacja mięśni przedramienia przywraca zależną od przepływu krwi wasodylatację naczyń (83). Wśród mechanizmów ochronnych uruchamianych w czasie niedokrwiennej adaptacji podkreśla się również rolę adenozyny będącej

885

endogennym czynnikiem rozkurczającym tętniczki. Jest ona metabolitem pośrednich przemian ATP wykazującym szereg działań zmniejszających zakres i stopień uszkodzeń reperfuzyjnych. Należą do nich: neutralizacja reaktywnych form tlenu, hamowanie uwalnianych z zaktywowanych granulocytów enzymów proteolitycznych, hamowanie syntezy tromboksanu, zmniejszanie liczby agregatów płytkowych. W tkankach poddanych adaptacji stwierdzano wysokie stężenia adenozyny (84, 85). W niedokrwionych tkankach poddanych wcześniejszej adaptacji występuje zatem zmniejszone zapotrzebowanie energetyczne komórek, oszczędzanie substratów energetycznych, obniżenie metabolizmu, sprawniejsze utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej. W okresie reperfuzji obserwuje się: obniżenie stresu oksydacyjnego, aktywacji granulocytów, produkcji cytokin, zmniejszoną apoptozę oraz poprawę przepływu w mikrokrążeniu. Podsumowując stan wiedzy na temat zjawiska niedokrwienia-reperfuzji można stwierdzić, że u chorych z miażdżycowym niedokrwieniem kończyn dolnych i chromaniem jednorazowe obciążenie marszowe bliskie maksymalnemu (marsz do momentu, w którym ból uniemożliwia jego dalszą kontynuację) wyzwala ogólnoustrojową reakcję zapalną, podobną do tej jaka występuje w okresie reperfuzji. Natomiast regularnie przez dłuższy okres prowadzone ćwiczenia marszowe (np. przez trzy lub sześć miesięcy) w znacznym stopniu osłabiają tę reakcję. Obserwacje, którymi dysponujemy, wskazują że zasadniczą rolę w tym korzystnym procesie odgrywa mechanizm niedokrwiennej adaptacji (ischemic preconditioning). Nie potwierdzają się zatem opinie, według których prowadząc ćwiczenia marszowe uzyskujemy u chorych wzrost wydolności marszowej i ogólnej sprawności fizycznej, kosztem wystąpienia systemowej reakcji zapalnej mogącej przyspieszać rozwój miażdżycy.

PIŚMIENNICTWO / REFERENCES 1. Haimovici H: Muscular, renal, and metabolic complications of acute arterial occlusions: myonephropathic-metabolic syndrome. Surgery 1979; 85: 461-68.

2. Parks D, Granger D: Contributions of ischemia and reperfusion to mucosal lesion formation. Am. J Physiol 1986; 250: 749-53.


886

W. Drożdż, W. Lejman

3. Belch J, Chopra M, Hutchins i wsp.: Free radical pathology in chronic arterial disease. Free RadicBiol Med 1989; 6: 375-82. 4. Bulkly G: Free radicals and other reactive oxygen metabolites. Clinical relevance and the therapeutic efficacy of antioxidant therapy. Surgery 1993; 113: 479-84. 5. Sies H: in SiesH (red.) Oxidative stress. New York, Academic Press 1985; 1-8: 14. 6. Grace P: Ischemia – reperfusion injury. Br J Surg 1994; 81: 637-43. 7. Harris K, Walker P, Mickle D i wsp.: metabolic response of skeletal muscle to ischemia. Am J Physiol 1986; 250: 213-18. 8. Goldman G, Weebourn R, Klausner J: Mast cells and leukotriens mediate neutrophil sequestration and lung edema after remote ischemia in rodents. Surgery 1992; 112: 577-82. 9. Edwards A, Blanc A, Suarez-Mendes V i wsp.: Systemic responses in patients with intermittent claudication after treadmill exercise. Br J Surg 1999; 81: 1738-41. 10. Khaira H, NAsh G, Bahra P i wsp.: Thromboxane and neutrophil changes following intermittent claudication suggest ischemic-reperfusion injury. Eur J Vasc Endovasc Surg 1995; 10: 31-35. 11. Kirkpatric V, Mossa M, Blann A i wsp.: Repeated exercise induces release of soluble P-selectin in patietns with intermittent claudication. Thromb Haemost 1997; 78: 1338-42. 12. Leluck S, Aleksander F, Valeri C: Thromboxane A2 moderates permeability after limb ischemia. Ann Surg 1985; 202: 642-46. 13. Turrens J, Beconi M, Borilla J i wsp.: Mitochondrial generation of oxygen radicals during reoxygenation of ischemic tissues. Free Radical Research Communications 1991; 12-13: 681-89. 14. Karmazyn M: Synthesis and relevance of cardiac eicosanoids with particular emphasis on ischemia and reperfusion. Can J Physiol Pharmacol 1989; 67: 912-21. 15. Nehman F, Waas W, Diehn C i wsp.: Activation and decreased deformability of neutrophils after intermittent claudication. Circulation 1990; 82: 92224. 16. Engler R, Schnid-Schonbein G: Leukocyte capillary plugging in myocardial ischemia and reperfusion in the dog. Am J Pathol 1983; 111: 98-11. 17. Schmeling D, Caty M, Oldham K i wsp.: Evidence for neutrophil-related acute lung injury after intestinal ischemia-reperfusion. Surgery 1989; 106: 195-202. 18. Hickey N, Gosling P, Shearman C i wsp.: Effect of surgery on the systemic inflammatory response to intermittent claudication. Br J Surg 1990; 77: 1121-26. 19. Hickey N, Shearman C, Gosling P i wsp.: Assessment of intermittent claudication by quantitation of exercise induced microalbuminuria. Eur J Vasc Surg 1990; 4: 603-07. 20. Rezkalla S, Kloner R: No-Reflow Phenomenon. Circulation 2002; 105: 656-62.

21. Hickey M, Hurley J, Morrison W: Temporal and spatial relationship between no reflow phenomenon and postischemic necrosis in skeletal muscle. Am J Physiol 1996; 279: H1277-H1286. 22. Calhon K, Tan L, Seikaly H: An integrated theory of the no-reflow phenomenon and the beneficial effect of vascular washout on no-reflow. Laryngoscope 1999; 109: 528-35. 23. Aspey B, Jessimer C, Pereira S i wsp.: Do leucocytes have a role in the cerebral no-reflow phenomenon. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1989; 52: 526-36. 24. Jerome S, Smith C, Korthuis R: CD18-dependent adherence reactions play an important role in the development of the no-reflow phenomenon. Am J Physiol 1993; 264: H479-H483. 25. Kloner R: Does reperfusion injury exist in humans? J Am Coll Cardiol 1993; 21: 537-45. 26. Nellis S, Roberts B, Kinsley E: Beneficial effect of dexamethasone on the „no-reflow phenomenon“ in canine myocardium. Cardiovasc Res 1980; 14: 137-41. 27. Willerson J, Powell W, Guiney T i wsp.: Improvement in myocardial function and coronary blood flow in ischemic myocardium after mannitol. J Clin Invest 1972; 512: 2989-98. 28. Byrne J, Appleyard R, Lee C i wsp.: Controlled reperfusion of the regionally ischemic myocardium with leukocyte depleted blood reduces stunning the no-reflow phenomenon, and infarct size. J Thorac Cardiovasc Surg 1992; 103: 66-72. 29. Hickman P, HArrison D, Hill A i wsp.: Exercise in patients with intermittent claudication results in the generation of oxygen derived free radicals and endothelial damage. Adv Exp Med Biol 1994; 36: P565-P570. 30. Hickman P, McClaren M, Hill H: Exercise causes endothelial damage in claudicants but not in healthy controls. Br J Surg 1994; 81: 616-20. 31. Khaira H, Maxwell S, Shearman C: Antioxidant consumption during exercise in intermittent claudication. Br J Surg 1995; 82: 1660-62. 32. Drożdż W: Erythrocyte antioxidative potential in patients with chronic lower limb ischemia prior to and after conservative or surgical management. Pol Przegl Chirurg 2000; 72: 203-14. 33. Baggiolini M, Walz A, Kunkel S: Neutrophil activating peptide-1 interleukin-8 a novel cytokine that activates neutrophils. J Clin Invest 1989; 84: 1045-49. 34. Jellinek H, Detre Z: Role of the altered transmural permeability in the pathomechanism of arteriosclerosis Part I History of arteriosclerosis. Path Res Pract 1986; 181: 693-712. 35. Winocour D: Microalbuminuria. Br Med J 1992; 304: 1196-97. 36. Gosling P, Shearman C: Increased levels of urinary proteins markers of vascular permeability? Ann Clin Biochem 1988; 25 (Suppl): S150-S151. 37. Matsushita M, Nishikimi N, Sakurai T i wsp.: Urinary microalbuminuria as a marker for intermittent claudication. Eur J Vasc Surg 1996; 11: 421-24.


Znaczenie zespołu „niedokrwienie-reperfuzja” w niedokrwieniu kończyn dolnych

38. Lewis D, Day A, Baird R i wsp.: Angioplasty reverses the systemic effects of exercise in intermittent claudication. Br J Surg 1999; 86: 709-11. 39. Blann A: Is raised von Willebrand factor a marker of endothelial cell damage. Med Hypothesis 1993; 41: 419-23. 40. Blann A, Maxwell S, Burrows G i wsp.: Antioxidants von Willebrand factor and endothelial cell injury in hypercholesterolemia and vascular disease. Atherosclerosis 1995; 116: 191-203. 41. Ewenstein B: Vascular biology of von Willebrand factor in: Vascular Endothelium Physiology, Pathology and Therapeutic Opportunities pod red. Born Schwartz K. s. 107 Schattauer Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart Germany 1997. 42. Cruikshank A, Fraser W, Burns H i wsp: Response of serum interleukin-6 in patients undergoing elective surgery of varying severity. Clin Sci 1990; 79: 161-65. 43. Kushner I, Gewurz M, Benson M: C-reactive protein and the acute-phase response. J Lab Clin Med 1981; 97: 739-49. 44. Pepys M, Boltz M: Acute phase proteins with special reference to C-reactive protein and related proteins (pentaxins) and serum amuloid A protein Adv. Immunol 1983; 34: 141-212. 45. Majewski W, Zieliński A, Łaciak M i wsp.: Creactive protein and alpha-1-acid glycoprotein in monitoring of patients with chronic arterial occlusion of the lower limbs. Eur J Vasc Surg 1993; 7: 628-23. 46. Mendall M, Patel P, Strachan D i wsp.: Reactive protein and its reaction to cardiovascular risk factors A population based cross reactional study. Br Med J 1996; 312: 1061-65. 47. Tisi P, Crow A, Shearman C: The use of inflammatory markers in the assessment of intermittent claudication. Eur Surg Res 1996; 28 (Suppl 1): 6569. 48. Dunn A, Marcus B, Kampert J i wsp.: Comparison of life style and structured interventions to increase physical activity and cardiorespiratory fitness A randomised trial. JAMA 1999; 281: 327-33. 49. Hiatt W, Hirsh T, Regensteiner J: Clinical trials for claudication assessment of exercise performance, functional status and clincal end points. Circulation 1995; 92: 611-22. 50. Leng G, Fowler B, Ernst E: Exercise for intermittent claudication the Cochrane Database of Systemic Reviews 2000 Issue z Art. NO: CD000990 DOI 101002/1465 1858 CD000990. 51. Ernst E, Fialka V: A review of the clinical effectiveness of exercise therapy for intermittent claudication. Arch Intern Med 1993; 153: 2357-60. 52. Tisi P, Hulse M, Chulakadabba K i wsp.: Exercise trainig for intermittent Claudication. Does it adversely affect bichemical markers of the exercise induced inflammatory response? Eur J Vasc Endovasc Surg 1997; 14: 344-3550. 53. Tisi P, Shearman C: Biochemical and inflammatory changes in the exercising claudicants. Vasc Med 1998; 3: 189-19.

887

54. Turton E, Coughlin P, Kester R i wsp.: Exercise training reduce the acute inflammatory response associated with claudication. Eur J Vasc Endovasc Surg 2002; 23: 309-16. 55. Turton E, Spark J, Mercer K i wsp.: Exercise induced neutrophil activation in claudicants: a physiological or pathological response to exhaustive exercise? Eur J Vasc Endovasc Surg 1998; 16: 19296. 56. Drożdż W, Hartwich J, Partyka J i wsp.: Changes in antioxidant status in response to conservative revascularisation in patients with peripheral vascular disease 33rd European Society for Clinical Investigation Milan Italy 1999. Eur J Clin Invest 1999; 29 (Suppl 1): 75. 57. Brendle D, Lyndon J, Coretti C i wsp.: Effects of exercise rehabilitation on endothelial reactivity in older patients with peripheral arterial disease. Am J Cardiol 2001; 87: 324-29. 58. Laughin M, McAllister R, JAsperse J i wsp.: Endothelium mediated control of the coronary circulation. Exercise training-induced vascular adaptations. Sports Med 1996; 22: 228-40. 59. Joannides R, Haefen W, Linder L. i wsp.: Nitric oxide is responsible for flow-dependent dilatation of human peripheral conduit arteries in vivo. Circulation 1995; 91: 1314-19. 60. Hambrecht R, Fiehn E, Weig C: Regular physical exercise corrects endothelium dysfunction and improves exercise capacity in patients with chronic heart failure. Circulation 1998; 98: 2709-15. 61. Hornig B, Maier V, Drexler H: Physical training improves endothelial function in patients with chronic heart failure. Circulation 1996; 93: 210-14. 62. Reminsje-Tamerius H, Duprez D, De Buyzere M i wsp.: Why is training effective in the treatment of patients with intermittent claudication? Int Angiol 1999; 18: 103-12. 63. Murry C, Jennings R, Reimer K: Preconditioning with ischemia: a daley of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation 1986; 74: 112436. 64. Cohen M, Baines C, Downey M: Ischemic preconditioning from adenosine receptor of K-ATP channel. Ann Rev Physiol 2000; 62: 79-109. 65. Ytrehus K, Lin Y, Downey J: Preconditioning protects ischemia rabbit heart by protein kinase C activation. Am J Physiol 1994; 226: H1145-H1152. 66. Vahlhaus C, Schulz R, Post H i wsp.: Prevension of ischemic preconditioning only by combined inhibition of protein kinase C and proteine tyrosine konase in pigs. J Moll Cell Cardiol 1998; 30: 197209. 67. Garlid K, Dos S, Xie Z i wsp.: Mitochondrial potassium transport The role of the mitochondrial ATP-sensitive K(+) channel in cardiac function and cardio protection. Biochim Biophys Acta 2003; 1606: 1-21. 68. Kuzuya T, Hoshida S, Yamashita N i wsp.: Delayed effect of sublethal ischemic on the acquisition of tolerance to ischemia. Circ Res 1993; 72: 129399.


888

W. Drożdż, W. Lejman

69. Marber M, Latchman D, Walker J i wsp.: Cardiac stress protein elevation 24 h after brief ischemia or heat stress is associated with resistance to myocardial infarction. Circulation 1993; 88: 126472. 70. Pasupathy S, Homer-Vanniatinkam S: Ischemic preconditioning protects against ischemia/reperfusion injury Emerging concepts. Eur J Vasc Endovasc Surg 2005; 29: 106-15. 71. Chochachka P: Defence strategies against hypoxia and hypothermia. Science 1986; 231: 234-41. 72. Hardie D, Salt J, Hawley S i wsp.: AMP-activated protein kinase: an ultrasensitive system for monitoring cellular energy charge. Biochem J 1999; 338: 717-22. 73. Perlate C, Bartrous R, Serafin A i wsp.: Adenosine monophosphate-activate protein kinase mediates the protective effects of ischemia preconditioning o hepatic ischemia reperfusion injury in the rat. Hepatology 2001; 34: 1164-73. 74. Doi Y, Hamazaki Y, YAbuki M i wsp.: Effect of HSP 70 induced by warm ischemia to the liver on liver function after partial hepatectomy. Hepatogastroenterology 2001; 48: 533-40. 75. Bulkley G: Reactive oxygen metabolites and reperfusion injury: aberrant triggering of reticuloendothelial function. Lancet 1994; 344: 934-36. 76. Fernandez L, Heredia N, Graude L i wsp.: Preconditioning protects liver and lung damage in rat liver transplantation. Role of xanthine/xanthine oxidase. Hepatology 2002; 36: 562-77. 77. Jaeschke H, Farhood A: Neutrophil and Kuppffer cell-induced oxidant stress and ischemia-reperPracę nadesłano: 21.02.2005 r. Adres autora: 31-501 Kraków, ul. Kopernika 21

fusion injury in rat liver. Am J Physiol 1991; 260: G335-G362. 78. Effeting F, Densing B, Wiaman J i wsp.: Role of apoptosis in reperfusion injury. Cardiovasc Res 2004; 61: 414-26. 79. Clavien D, Yadoy S, Sindran D i wsp.: Protective effects of ischemic preconditioning for liver resection performed under inflow occlusion in human. Ann Surg 2000; 232: 155-62. 80. Hausenloy D, Maddock H, Baxter G i wsp.: Inhibiting mitochondrial permeability transition pore opening a new paradigm for myocardial preconditioning? Cardiovasc Res 2002; 55: 534-43. 81. Jerome S, Akimitsu T, Gute D i wsp.: ISchemic preconditioning capillary noreflow induced, attennates prolonged ischemia and reperfusion. Am J Physiol 1995; 268: H2063-H2067. 82. Weih M, Kallenberg K, Bergk A i wsp.: Attenuated stroke severity after prodromal TIA. a role for ischemia tolerance in the brain. Stroke 1999; 30: 1851-54. 83. Kharabanda R, Marlensen CV, White D i wsp.: Transient limb ischemia induces remote ischemic preconditioning in vivo. Circulation 2002; 106: 288183. 84. Cappecchi P, Pasini F, Cuti G i wsp.: Experimental model of short-time exercise induced preconditioning in POAD patients. Angiology 1997; 48: 46980. 85. Addison P, Neligan P, Forrest C i wsp.: Acute adenosine treatment is effective in augmentation of ischemic tolerance in muscle flops in the pig. an update. Plastic Reconstr Surg 2003; 111: 842-45.


POLSKI PRZEGLĄD CHIRURGICZNY 2005, 77, 8, 889–893

ISCHEMIC PRECONDITIONING W RESEKCJI WĄTROBY* ISCHEMIC PRECONDITIONING IN LIVER RESECTION

MICHAŁ KORBA Z Kliniki Chirurgii Ogólnej, Transplantacyjnej i Wątroby AM w Warszawie (Department of General, Transplant and Liver Surgery, Medical University in Warsaw) Kierownik: prof. dr hab. M. Krawczyk

Ograniczenie utraty krwi oraz zmniejszanie ilości przetaczanych preparatów krwiopochodnych pozostaje jednym z głównych celów chirurgii wątroby. Obecnie stosuje się różne metody pomagające w jego osiągnięciu – od ograniczenia napływu krwi do wątroby (manewr Pringle’a) aż do całkowitego wyłączenia naczyniowego narządu (1). Metody te są uznane jako bezpieczne i z powodzeniem stosuje się je jako standardowe w resekcji wątroby (2). Nie są jednak one pozbawione wady – powodując czasowe niedokrwienie miąższu wątroby narażają ten narząd na uszkodzenie niedokrwienne i poreperfuzyjne, tym większe im bardziej był uszkodzony miąższ przed operacją. Wątroba stłuszczała lub marska jest dużo bardziej podatna na uszkodzenie w mechanizmie niedokrwienia/reperfuzji niż zdrowa. W skrajnych przypadkach, kiedy nastąpi zaawansowane uszkodzenie, chirurg może zostać zmuszony do odstąpienia od resekcji, gdy konieczność ograniczenia napływu krwi do wątroby w czasie operacji mogłaby doprowadzić do pooperacyjnej niewydolności pozostałej części narządu. U pacjentów z nieuszkodzonym miąższem wątroby zwykle nie dochodzi do powikłań. Pozostała część narządu po operacji w niedokrwieniu szybko wraca do prawidłowego stanu, a śmiertelność w resekcjach zdrowej wątroby nie

Minimizing blood loss and the need for blood and blood product transfusions remains one of the main goals, considering liver tissue resections. Different surgical strategies have been employed to achieve the above-mentioned, ranging from hepatic inflow reduction by arterial and portal venous compression (Pringle’s manoeuvre) to total vascular liver exclusion (1). These methods are safe and widely used as standard procedures in hepatic resectional surgery (2). They are not, however, free from disadvantages: by creating shorter or longer-lasting liver tissue ischemia they risk the provocation of the so-called ischemia-reperfusion injury. The injury more probable and extensive, more the liver parenchyma was damaged preoperatively. This is especially true in case of patients with massive liver steatosis or hepatic cirrhosis, in whom the organ is very vulnerable to the dangerous consequences of ischemia-reperfusion. In most advanced cases the duration of ischemia required for resection may carry the risk of postoperative failure of the remaining liver parenchyma, rendering the curative resection impossible. Considering patients with an otherwise normal liver, parenchymal resection is risk-free. The remnant hepatic tissue returns quickly to normal functioning following surgery and

* Praca powstała w czasie stażu autora na Oddziale Chirurgii i Transplantacji Wątroby King’s College Hospital w Londynie. Staż ten był częściowo sponsorowany przez Zarząd Główny Towarzystwa Chirurgów Polskich / The study is the result of the Author’s postgraduate training at the Department of Liver Surgery and Transplantation at King’s College Hospital, London, UK. The training was in part supported by finance aid from the Main Board of the Society


890

P. Korba

przekracza 2% (3). Problemem stają się chorzy z różnego stopnia uszkodzeniem miąższu wątroby. W przypadkach stłuszczenia wątroby śmiertelność okołooperacyjna wynosi już około 14% (4) po resekcji miąższu większej niż dwa segmenty. Jeszcze większym ryzykiem są obarczeni chorzy z marskością. Biorąc pod uwagę, że resekcja pozostaje dla wielu chorych z nowotworami jedyną metodą prowadzącą do wyleczenia, od dłuższego czasu poszukuje się skutecznych metod zapobiegania uszkodzeniu wątroby w mechanizmie niedokrwienia/reperfuzji. W 1986 r. Murry i wsp. (5) po raz pierwszy opisali zjawisko ischemic preconditioning (IP), które zaobserwowali w mięśniu sercowym psów. W kolejnych latach okazało się, że dotyczy ono większości narządów i tkanek i występuje u wszystkich badanych gatunków zwierząt, również u człowieka. Ischemic preconditioning to krótki okres niedokrwienia z następującym po nim okresem reperfuzji dokonany przed dłuższym niedokrwieniem danego narządu lub tkanki. Efekt IP w wątrobie to: hamowanie aktywacji procesu apoptozy w komórkach, zwiększenie poziomu energetycznego hepatocytów poprzez wpływ na produkcję i magazynowanie AspAT, hamowanie nekrozy komórek (6), utrzymanie prawidłowego stanu mikrokrążenia, zmniejszenie agregacji leukocytów i ochrona komórek śródbłonka (7). Ponadto IP zastosowany w chirurgii wątroby wydaje się mieć także ochronny wpływ na płuca (8) i nerki (9). Mechanizm IP nie jest do końca poznany, ale wiadomo że biorą w nim udział takie mediatory, jak tlenek azotu (10), wolne rodniki tlenkowe (7), TNF= (6), adenozyna, noradrenalina (11). Mimo że okresy niedokrwienia i reperfuzji w czasie IP nie są dokładnie określone, w badaniach najczęściej przyjmuje się 10 min czasu niedokrwienia i 10 min reperfuzji (12, 13). Ostatnio ukazała się praca (12), w której Clavien i wsp. porównywali wyniki resekcji wątroby u chorych z zastosowaniem IP i bez. Badanie objęło 100 randomizowanych pacjentów poddanych resekcji większej niż 2 segmenty. U 50 chorych poddanych resekcji zastosowano IP (10 min niedokrwienia i 10 min reperfuzji), pozostałych 50 stanowiło grupę kontrolną. U żadnego pacjenta czas niedokrwienia ciągłego nie przekroczył 45 min. Czynność wątroby w przebiegu pooperacyjnym oceniano na podstawie stężenia transaminaz asparaginia-

ischemia. In these cases the overall mortality does not exceed 2% (3). The risk increases with the extent of the resection and existence of liver pathologies. In case of steatosis, the resection of more than two liver segments is burdened with a 14% perioperative mortality rate (4), the risk being higher in case of liver cirrhosis. Taking into consideration that liver resections frequently remain the only chance for recovery in case of hepatic malignancies, and that a great number of tumors develop in the cirrhotic liver, methods of protection against ischemia-reperfusion injury have been investigated for many years. In 1986, Murry et al. (5) described for the first time the phenomenon of ischemic preconditioning (IP) in the myocardium of a dog. During the following years the existence of ischemic preconditioning was found in the majority of organs and tissues, considering all animal species investigated, including humans. Ischemic preconditioning is defined as short ischemia followed by reperfusion, preceding the longer lasting period of ischemia of an organ or tissue. In the liver, the effect of ischemic preconditioning consists in the following: slowed activation of cellular apoptosis, increased energetic potential of hepatocytes (via the production and storage of ATP), protection against cellular necrosis (6), regulation of the microcirculation, inhibition of leucocytic aggregation and protection of endothelial cells (7). Additionally, ischemic preconditioning used during hepatic surgery seems to exert a protective role, considering the lungs (8) and kidneys (9). The mechanisms of action of ischemic preconditioning remain to be fully explained, but include different mediators, such as nitric oxide (10), free oxygen radicals (7), tumor necrosis factor alpha (TNF=) (6), adenosine and norepinephrine (11). The optimal duration of ischemia and reperfusion during ischemic preconditioning has not been strictly defined. Most investigators, however, use the 10-min periods for each of the ischemic preconditioning stages (12, 13). Recently, Clavien et al. (12) published results of a prospective randomized study, considering ischemic preconditioning during liver resections. One hundred patients qualified for resection involving more than 2 liver segments were randomized to receive (50) or not to receive ischemic preconditioning before resection. The ischemia time, required for liver paren-


Ischemic preconditioning w resekcji wątroby

nowej (AspAT) i alaninowej (AlAT) w surowicy, czasu protrombinowego oraz stężenia bilirubiny. Dodatkowo pobierano dwukrotnie biopsję w czasie każdej operacji (tuż po otwarciu jamy brzusznej i 30 min po reperfuzji). Oceniono także utratę i ilość przetoczonej krwi. Wyniki były następujące: – nie stwierdzono różnic w utracie krwi między grupą badaną i grupą kontrolną (250 ± 290 ml vs 225 ± 325 ml); – zastosowanie IP zmniejszyło uszkodzenie wątroby w mechanizmie niedokrwienia/reperfuzji. Szczytowe stężenie AspAT i AlAT w grupie IP (odpowiednio 364 i 406 U/L) było znacząco mniejsze niż w grupie kontrolnej (odpowiednio 520 i 519 U/L). Wartości te wystąpiły od 12 godzin do 3 dni po operacji i w większości przypadków wróciły do wartości prawidłowych w ciągu 7 dniu od operacji. Zwraca uwagę szczególnie duża różnica szczytowych stężeń AspAT u chorych, u których w biopsji stwierdzono stłuszczenie ponad 25% hepatocytów (363 U/L w grupie IP vs 602 U/L w grupie kontrolnej). Także u pacjentów ze zwłóknieniem (chorzy z marskością nie zostali objęci badaniem) wyraźny był efekt IP w postaci szczytowego stężenia AspAT (279 vs 362 U/L); – IP powodowało zwiększenie stężenia ATP w hepatocytach po reperfuzji w porównaniu z grupą kontrolną, lecz tylko u pacjentów młodszych niż 60 lat. W grupie chorych ponad 60-letnich zastosowanie IP powodowało większą utratę ATP niż w grupie kontrolnej; – nie stwierdzono, aby zastosowanie IP spowodowało jakiekolwiek komplikacje lub wpłynęło na wydłużenie czasu hospitalizacji. Nie było zgonów w okresie pooperacyjnym. Podobną pracę przedstawili Nuzzo i wsp. (13). Badaniu poddano 42 pacjentów podzielonych na dwie grupy. Zastosowano 10 min niedokrwienia i 10 min reperfuzji jako IP. Aby nie wydłużać czasu operacji, resekcję miąższu rozpoczynano wraz z początkiem IP, a po 10 min niedokrwienia przerywano resekcję na 10 min reperfuzji. U chorych wykonano zarówno resekcje mniejsze niż 2 segmenty, jak i większe. Także w tym badaniu pooperacyjne wartości stężeń AspAT i AlAT były istotnie niższe w grupie z IP niż w grupie kontrolnej. Ponadto, zaobserwowano wzrost różnicy stężeń transaminaz na korzyść grupy IP wraz ze wzrostem cza-

891

chyma dissection did not exceed 45 min. Liver functioning was assessed postoperatively on the basis of AST and ALT levels, prothrombin time and serum bilirubin concentrations. Each patient was subject to two liver biopsies: just after peritoneal opening and 30 min following reperfusion. Blood loss and the volume of blood transfused were also noted: – no differences were found between the volume of blood loss in the IP vs control group (250±290 ml and 225±325 ml, respectively); – ischemic preconditioning diminished the liver dysfunction following ischemia-reperfusion. The peak activities of AST and ALT in the IP group (mean – 364 U/L and 406 U/L, respectively) were significantly lower, in comparison to the control group (520 U/L and 519 U/L, respectively). These peak values were noted from 12 hours to 3 days following surgery, and in the majority of patients returned to normal, prior to the 7th day. This is noteworthy, that the differences in peak activities of AST were most important in patients with preexisting liver pathologies: steatosis exceeding 25% of hepatocytes (IP group: 363 U/L; controls: 602 U/L), or fibrosis (279 U/L and 362 U/L, respectively). Patients with liver cirrhosis were not included in the study; – ischemic preconditioning increased the intracellular ATP concentration following reperfusion, but only in patients younger than 60 years. In the elderly, ischemic preconditioning increased the ATP loss, as compared to controls (no-IP); – perioperative mortality was absent. Ischemic preconditioning did not influence the postoperative complication rate, type and the duration of hospitalization. Similar results were reported by Nuzzo et al. (13). Their study group comprised 42 patients undergoing liver resection (smaller and greater than 2 segments). They began parenchymal dissection simultaneously with ischemia during ischemic preconditioning, and afterwards (10 min) stopped the operation for 10min reperfusion intervals. The peak activities of AST and ALT were also significantly lower in the IP group, as compared to controls. The differences in transaminases activities increased in favor of the IP group with the increasing time of ischemia (mean ischemia time – 54 min, ranging between: 27-110 min). As in


892

P. Korba

su niedokrwienia (średni czas niedokrwienia wyniósł 54 min, zakres 27-110 min). Również w tym badaniu nie zaobserwowano różnic w utracie krwi lub częstości wystąpienia powikłań pomiędzy grupą IP i kontrolną. Wydaje się, że prócz niewątpliwych korzyści jakie daje IP podczas resekcji zdrowego miąższu wątroby, efekt zastosowania tej procedury może być jeszcze bardziej spektakularny w stłuszczeniu wątroby. Clavien i wsp. potwierdzili to w swojej pracy, choć grupa pacjentów ze stłuszczeniem wątroby była stosunkowo niewielka (12). Do uszkodzenia stłuszczonej wątroby w czasie niedokrwienia/reperfuzji dochodzi na drodze innych mechanizmów niż w wątrobie zdrowej (9). W zdrowej wątrobie wyrazem uszkodzenia niedokrwiennego jest masywna śmierć hepatocytów i komórek śródbłonka w mechanizmie apoptozy, a nekrozie ulega tylko niewielki procent komórek. Natomiast w stłuszczonej wątrobie to właśnie nekroza jest głównym mechanizmem uszkodzenia, a apoptozie ulegają tylko nieliczne komórki. Ponadto, w przypadkach niedokrwiennego uszkodzenia wątroby o znacznym stopniu stłuszczenia, dochodzi także do wtórnego uszkodzenia nerek (w mechanizmie nekrozy cewek nerkowych) oraz płuc (14) (wskutek uwolnienia do krwiobiegu powstałych wolnych rodników tlenowych oraz mediatorów procesu zapalnego). Wydaje się, że nekroza komórek w stłuszczonej wątrobie powodowana jest niedoborem i niewystarczającą produkcją AspAT oraz peroksydacją związków lipidowych przez wolne rodniki tlenowe (15). Jak wiadomo, apoptoza jest procesem aktywnym, wymagającym dostarczenia energii. W przypadku braku energii nie dochodzi do uruchomienia reakcji apoptozy i uszkodzona komórka ulega nekrozie. Za brak aktywacji kaskady apoptozy mogą też być odpowiedzialne uszkodzone jej mediatory lub ich niedobór. Serafin i wsp. (15) przedstawili wyniki badań wpływu IP na wzrost tolerancji stłuszczonych wątrób szczurów w odpowiedzi na uszkodzenie w mechanizmie niedokrwienie/reperfuzja. Czas niedokrwienia wynosił 60 min. Porównano wpływ IP zarówno na stłuszczone wątroby, jak i zdrowe ze szczurami poddanymi wyłącznie niedokrwieniu. Ponadto wydzielono podgrupy zwierząt, w których zastosowano różne protokoły IP (10 min niedokrwienia i 10 min reperfuzji, 10 min niedokrwienia i 15 min re-

the above-mentioned study, no differences in blood loss or postoperative complications were observed. One can speculate that the beneficial effect of ischemic preconditioning might be more spectacular in case of steatotic livers. Clavien and co-authors supported this thesis, although the number of reported cases remains relatively small (12). The mechanism of damage following the ischemia-reperfusion injury differs between the healthy and steatotic liver (9). Healthy liver parenchyma responds to ischemia with massive hepatocellular and endothelial cell death by means of apoptosis, while necrosis is present in a relatively small number of cells. On the contrary, this latter mechanism dominates in the cells with steatosis. Additionally, ischemic injury to the fatty liver may provoke secondary necrosis of kidney tubules and lung tissue (14), as a result of liberation of free oxygen radicals and inflammatory mediators to the systemic circulation. It seems that necrosis of steatotic liver cells is caused by the deficiency of intracellular ATP and lipid peroxidation by free-oxygen radicals (15). As commonly known, apoptosis is an active process, requiring energy. If absent, or unsatisfactory, apoptosis does not begin and the damaged cells undergo necrosis. Deficient or defective mediators may also be responsible for the lack of activation of the apoptosis cascade. Serafin et al. (15) reported the effect of ischemic preconditioning on the tolerance of steatotic, rat livers to the ischemia-reperfusion injury. Ischemic preconditioning was carried out according to different schedules of ischemia/ reperfusion: 10/10 min, 10/15 min and 5/10 min following which the liver was deprived of blood flow for an hour. The study was conducted on animals with and without steatosis. Possible mechanisms of IP action were also investigated: lipid peroxidation, leukocytes infiltration, microcirculatory changes and TNF= liberation. Results were as follows: – all animals with fatty liver and without IP died during the first 3 days after the procedure. In the IP group 70% of rats survived 30 days. All rats with healthy liver (both IP, and non-IP group) survived 30 days; – in the IP group the postoperative activities of ALT were significantly lower than in nonIP animals, regardless the IP schedule. The protective effect of IP, however, was best


Ischemic preconditioning w resekcji wątroby

perfuzji oraz 5 minut niedokrwienia i 10 min reperfuzji). Dodatkowo podjęto próbę zidentyfikowania mechanizmów IP: peroksydacji związków lipidowych, infiltracji przez leukocyty, upośledzenia mikrokrążenia oraz uwalniania TNF=. Wyniki były następujące: – wszystkie szczury ze stłuszczoną wątrobą nie poddane IP zginęły w ciągu 3 dni od operacji. W grupie IP 30 dni przeżyło 70% szczurów, 30 dni przeżyły także wszystkie szczury ze zdrową wątrobą (zarówno poddane IP, jak i nie poddane); – w grupie zwierząt poddanych IP w okresie pooperacyjnym stężenia AlAT były istotnie niższe niż w grupie bez IP niezależnie od przyjętego protokołu IP. Jednak wraz z upływem czasu od reperfuzji okazało się, że efekt ochronny IP był najsilniej wyrażony, gdy czas niedokrwienia wyniósł 5 min, a reperfuzji 10 min; – w badaniu histologicznym obszary martwicy były znacznie zmniejszone w grupie IP (dotyczyło to zarówno zwierząt ze zdrową wątrobą, jak i stłuszczoną); – stwierdzono, że IP chroni komórki przed powstawaniem wolnych rodników tlenowych i peroksydacją lipidów. Stężenia glutationu i dysmutazy nadtlenkowej w hepatocytach zwierząt poddanych IP były zbliżone do stężeń w grupie kontrolnej (nie poddanej niedokrwieniu); – w wątrobach szczurów poddanych IP (zarówno zdrowych, jak i stłuszczonych) warunki mikrokrążenia dużo szybciej wracały do normy. Podobny efekt uzyskano, gdy zamiast IP zwierzętom podano nośniki tlenku azotu (NO). Efekt IP natomiast był zniesiony w obecności inhibitorów NO. Po raz kolejny potwierdza to istotną rolę NO w mechanizmie IP; – nie zaobserwowano natomiast istotnych różnic w uwalnianiu TNF= zarówno przez zdrowe, jak i stłuszczone wątroby. Również podawanie przeciwciał anty-TNF= nie zmieniło znacząco pooperacyjnej czynności wątrób badanych zwierząt. Wyniki obecnych prac doświadczalnych na modelach zwierzęcych, jak i wstępne doniesienia dotyczące zastosowania IP w przypadkach stłuszczonych wątrób u ludzi dowodzą, że potencjalne zastosowanie IP w praktyce klinicznej może poprawić tolerancję tych narządów w odpowiedzi na uszkodzenie niedokrwienne i poreperfuzyjne. Powstaje pytanie czy zastoso-

893

when IP ischemia time was 5, and reperfusion – 10 min; – microscopic examination revealed markedly less necrotic changes in the IP group (both in rats with and without steatosis); – IP protective effect against free-oxygen radical formation and lipid peroxidation was demonstrated. Intracellular concentrations of glutathione and superoxide dismutase in the IP group were similar to those observed in controls without ischemia; – hepatic microcirculation in IP animals returned to normal much faster, than in rats from the non-IP group. This was observed in healthy, as well as steatotic livers. A similar effect could be reproduced following the administration of nitric oxide (NO) carriers, instead of IP. This observation, as well as the decreased beneficial IP effect by NO inhibitors stressed the important role of nitric oxide in the mechanism of IP action; – no differences were noted in TNF= liberation, considering steatotic and healthy livers. The administration of anti-TNF= antibodies did not significantly alter postoperative liver functioning. Study results on animal model, as well as preliminary clinical reports from humans with fatty livers render hope, that the use of ischemic preconditioning might improve the tolerance of the diseased organ to ischemia-reperfusion injury. The question arises, whether IP could find a place in other liver pathologies, such as cirrhosis. Shao-Qiang Li and co-authors (16) presented the first attempt to answer this question. They reported results of treatment, considering 29 patients who underwent operation, due to hepatocellular carcinoma and cirrhosis. These patients were randomized to the IP and nonIP group. IP was employed with 5 min ischemia / 5 min reperfusion time. Before the resection and following reperfusion, liver biopsies were performed to assess the degree of apoptosis. The liver function tests included AST and ALT activities, serum bilirubin and plasma albumin concentrations. In the IP group the peak postoperative AST (433.8±143.8 U/L) and ALT (430.9±179.4 U/ L) levels were significantly lower, in comparison to remaining patients (1856±310.9 and 802.9±280.1 U/L, respectively). The serum bilirubin concentration was also lower in the IP group (26.7±10.3 vs 33.1±23.9). The intensity


894

P. Korba

wanie IP można rozszerzyć o chorych z marskością wątroby. Shao-Qiang Li i wsp. (16) podjęli się odpowiedzi na to pytanie. Badaniem objęto 29 pacjentów z pierwotnym rakiem wątroby i marskością. Jako IP zastosowano 5 min. niedokrwienia i 5 min reperfuzji. Chorych podzielono na grupę badaną i kontrolną w sposób losowy. Przed resekcją i po reperfuzji wykonywano biopsję miąższu w celu oceny aktywności apoptozy. Czynność wątroby w okresie pooperacyjnym oceniano na podstawie stężenia transaminaz (AspAT i AlAT), bilirubiny oraz albumin. Uzyskano następujące wyniki: – szczytowe pooperacyjne stężenia AspAT – 433,8±143,8 U/L i AlAT – 430,9±179,4 U/L były znacząco niższe w grupie IP niż w grupie kontrolnej (AspAT – 1856±310,9 U/L i AlAT – 802,9±280,1 U/L). Również niższe było stężenie bilirubiny (26,7±10,3 vs 33,1±23,9); – aktywność apoptozy była również istotnie niższa w komórkach wątrób poddanych IP; – średni czas hospitalizacji chorych poddanych IP był krótszy 12,8±3,1 dnia niż grupy kontrolnej (18,6±9,1); – w grupie IP nie było przypadków pooperacyjnej niewydolności wątroby. W grupie kontrolnej wystąpiły trzy takie przypadki wymagające leczenia zachowawczego; – w żadnej z grup nie było zgonów w okresie okołooperacyjnym. Ischemic preconditioning jest mechanizmem chroniącym zarówno zdrowe, jak i uszkodzone wątroby przed dalszym uszkodzeniem w mechanizmie niedokrwienia/reperfuzji. Potencjalne zastosowanie IP w praktyce klinicznej może przyczynić się do łagodniejszego przebiegu pooperacyjnego chorych poddawanych resekcji, zmniejszyć ryzyko operacji u pacjentów ze stłuszczoną lub marską wątrobą, a nawet umożliwić wykonanie operacji w przypadkach uznawanych dotychczas za nieoperacyjne. Ischemic preconditioning jest bezpieczną me-

of apoptosis was less marked in the IP group. Hospitalization considering patients from the IP group was shorter (12.8±3.1 days), in comparison to remaining patients (18.6±9.1 days). In the IP group no postoperative liver failure occurred, while 3 patients from the control group required intensive medical treatment, due to the above-mentioned for this purpose. No perioperative deaths were noted. Ischemic preconditioning is a protective mechanism against ischemia-reperfusion injuries, both in case of healthy and diseased livers requiring resection. The introduction of IP to clinical practice may ameliorate the quality of life of patients during the postoperative period, diminish the risk of surgery in patients with steatosis and cirrhosis or even enable to perform surgery in cases judged as nonresectable. Ischemic preconditioning is a safe method – it does not increase the intraoperative blood loss, does not lengthen significantly the duration of surgery and (which is not negligible) does not increase treatment costs. Considering the future, an interesting technique could combine IP with intermittent liver ischemia for long-lasting, complicated liver resections. This requires further, multicenter clinical evaluation.

todą – nie zwiększającą utraty krwi w czasie resekcji, nie wymagającą dodatkowych nakładów finansowych, nie wydłużającą istotnie czasu operacji. Szczególnie interesujące wydaje się połączenie IP i metody przerywanego zamknięcia napływu do wątroby w skomplikowanych resekcjach wymagających długiego czasu niedokrwienia. Ocena skuteczności takiej procedury wymaga jednak dalszych badań.

PIŚMIENNICTWO / REFERENCES 1. Belghiti J, Noun R, Zante E i wsp.: Portal triad clamping or hepatic vascular exclusion for major liver resection. A controlled study. Ann Surg 1996; 224: 155-61.

2. Cunningham JD, Fong Y, Shriver C i wsp.: One hundred consecutive hepatic resections. Blood loss, transfusion, and operative technique. Arch Surg 1994; 129: 1050-56.


Ischemic preconditioning w resekcji wątroby

3. Selzner M, Clavien P-A. Resection of liver tumors: special emphasis on neoadjuvant and adjuvant therapy W: Clavien P-A Malignant Liver Tumors – Current and Emerging Therapies. Malden, MA: Blackwell Science 1999; 137-49. 4. Behrns KE, Tsiotos GG, DeSouza NF i wsp.: Hepatic steatosis as a potential risk factor for major hepatic resection. J Gastrointest Surg 1998; 2: 292-98. 5. Murry CE, Jennings RB, Reimer KA: Preconditioning with ischemia: a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation 1986; 74: 1124-36. 6. Selzner N, Selzner M, Jochum W i wsp.: Ischemic preconditioning protects the steatotic mouse liver against reperfusion injury: an ATP dependent mechanism. J Hepatol 2003; 39(1): 55-61. 7. Glanemann M, Vollmar B, Nussler AK i wsp.: Ischemic preconditioning protects from hepatic ischemia/reperfusion-injury by preservation of microcirculation and mitochondrial redox-state. J Hepatol 2003; 38(1): 59-66. 8. Fernandez L, Heredia N, Peralta C i wsp.: Role of ischemic preconditioning and the portosystemic shunt in the prevention of liver and lung damage after rat liver transplantation. Transplantation 2003; 76(2): 282-89. 9. Selzner M, Rudiger HA, Sindram D i wsp.: Mechanisms of ischemic injury are different in the steatotic and normal rat liver. Hepatology 2000; 32(6): 1280-88.

Pracę nadesłano: 15.11.2004 r. Adres autora: 02-097 Warszawa, ul. Banacha 1a

895

10. Peralta C, Closa D, Hotter G i wsp.: Liver ischemic preconditioning is mediated by the inhibitory action of nitric oxide on endothelin. Biochem Biophys Res Commun 1996; 229: 264-70. 11. Tsai BM, Wang M, March KL i wsp.: Preconditioning: evolution of basic mechanisms to potential therapeutic strategies. Shock 2004; 21(3): 195-09. 12. Clavien PA, Selzner M, Rudiger HA i wsp.: A prospective randomized study in 100 consecutive patients undergoing major liver resection with versus without ischemic preconditioning. Ann Surg 2003; 238(6): 843-50 13. Nuzzo G, Giuliante F, Vellone M i wsp.: Pedicle clamping with ischemic preconditioning in liver resection. Liver Transpl 2004; 10(2 Suppl. 1): 53-57. 14. Peralta C, Bulbena O, Xaus C i wsp.: Ischemic preconditioning: a defense mechanism against the reactive oxygen species generated after hepatic ischemia reperfusion. Transplantation 2002; 73(8): 1203-11. 15. Serafin A, Rosello-Catafau J, Prats N i wsp.: Ischemic preconditioning increases the tolerance of Fatty liver to hepatic ischemia-reperfusion injury in the rat. Am J Pathol 2002; 161(2): 587-601. 16. Li SQ, Liang LJ, Huang JF i wsp.: Ischemic preconditioning protects liver from hepatectomy under hepatic inflow occlusion for hepatocellular carcinoma patients with cirrhosis. World J Gastroenterol 2004; 10(17): 2580-84.

08_2005  
08_2005  

ORGAN TOWARZYSTWA CHIRURGÓW POLSKICH ROK ZA£O¯ENIA 1893 SIERPIEÑ 2005 ••••• TOM 77 ••••• NR 8 WYDAWCA FUNDACJA POLSKI PRZEGL¥D CHIRURGICZNY

Advertisement