Wrzodziejące zapalenie przełyku barretta
Patofizjologia i mechanizm
Przełyk Barretta to stan przedrakowy charakteryzujący się metaplazją nabłonka wielowarstwowego płaskiego przełyku w nabłonek walcowaty typu jelitowego, ściśle powiązany z przewlekłą chorobą refluksową przełyku (GERD) i stanowiący główny czynnik ryzyka gruczolakoraka przełyku. Proces rozwoju przełyku Barretta przebiega dwuetapowo: początkowa transformacja nabłonka płaskiego w błonę śluzową wpustu, a następnie powolny rozwój komórek kubkowych metaplazji jelitowej w ciągu 5-10 lat. Mechanizmy molekularne obejmują ekspozycję na kwas i sole żółciowe w pH 3-6, co prowadzi do uszkodzenia komórek, aktywacji cytokin zapalnych (IL-8, IL-1β), wzrostu ekspresji CDX2 i MUC2 oraz stresu oksydacyjnego. Kluczowe szlaki sygnałowe zaangażowane w metaplazję to NF-κB, SHH-BMP4, Notch, WNT i kwas retinowy, które modulują różnicowanie i proliferację komórek nabłonka przełyku. Geny takie jak CDX2, TP53 oraz mutacje w genie supresorowym p16 są wczesnymi markerami molekularnymi progresji do dysplazji i raka.
- Patogeneza przełyku Barretta
- Proces dwuetapowy w rozwoju przełyku Barretta
- Mechanizmy molekularne w patogenezie
- Rola kwasu i żółci w patogenezie
- Rola szlaków sygnałowych w patogenezie przełyku Barretta
- Zmiany genetyczne i niestabilność genomowa w przełyku Barretta
- Czynniki ryzyka i predyspozycje do rozwoju przełyku Barretta
- Progresja przełyku Barretta do gruczolakoraka
- Aktualne zrozumienie patogenezy przełyku Barretta
Patogeneza przełyku Barretta
Wrzodziejące zapalenie przełyku Barretta to stan przedrakowy, charakteryzujący się metaplazją nabłonka wielowarstwowego płaskiego przełyku w nabłonek walcowaty typu jelitowego. Stan ten jest ściśle związany z przewlekłą chorobą refluksową przełyku (GERD) i stanowi główny czynnik ryzyka rozwoju gruczolakoraka przełyku.123
Proces dwuetapowy w rozwoju przełyku Barretta
Rozwój przełyku Barretta to prawdopodobnie proces dwuetapowy. Pierwszy etap polega na transformacji prawidłowego nabłonka płaskiego przełyku w prosty nabłonek walcowaty, nazywany błoną śluzową wpustu (cardiac mucosa). Proces ten zachodzi stosunkowo szybko, w ciągu kilku lat, w odpowiedzi na przewlekłe uszkodzenie spowodowane powtarzającymi się epizodami refluksu treści żołądkowej na błonę śluzową przełyku.123
Drugi etap, rozwijający się znacznie wolniej (przez około 5-10 lat), obejmuje rozwój komórek kubkowych charakterystycznych dla metaplazji jelitowej. Gdy pojawia się widoczny endoskopowo odcinek takiej błony śluzowej w przełyku, spełniona zostaje definicja przełyku Barretta. Po wystąpieniu, przełyk Barretta może postępować do dysplazji niskiego i wysokiego stopnia, a ostatecznie do gruczolakoraka. Cały ten proces jest często opisywany jako sekwencja metaplazja-dysplazja-rak przełyku Barretta.123
Mechanizmy molekularne w patogenezie
Dokładne szczegóły mechanizmu molekularnego, w którym nabłonek płaski przekształca się w błonę śluzową wpustu, pozostają nieznane. Jednakże istnieje prawdopodobnie kluczowa interakcja między normalnie sekwestrowanymi komórkami macierzystymi przełyku a bodźcem wewnątrzświatłowym, który napędza ten proces metaplastyczny.1
Badania wykazały, że ekspozycja nabłonka płaskiego przełyku na treść żołądkową powoduje rozszerzenie przestrzeni międzykomórkowych, co pozwala cząsteczkom o wielkości do 20 kDa przenikać do komórek macierzystych w warstwie podstawnej. Ten mechanizm zwiększa przepuszczalność nabłonka, umożliwiając większym cząsteczkom dyfuzję, co prowadzi do ekspozycji komórek macierzystych warstwy podstawnej na płyn refluksowy i uruchamia kaskadę zdarzeń prowadzących do obrzęku komórek i ostatecznie śmierci komórki.123
Rola kwasu i żółci w patogenezie
Przypuszcza się, że mechanizm, w którym kwas i żółć współdziałają w powstawaniu przełyku Barretta, jest związany ze stanem jonizacji soli żółciowych. W środowisku słabo kwaśnym (pH 3-6) niektóre kwasy żółciowe są szczególnie toksyczne. W tym zakresie pH sole żółciowe są rozpuszczalne i niezjonizowane, mogą wnikać do komórek błony śluzowej, gromadzić się i powodować bezpośrednie uszkodzenie komórek.1
Ekspozycja na kwas powoduje, że komórki nabłonka płaskiego wydzielają cytokiny zapalne, takie jak interleukina 8 i interleukina 1b, które pośredniczą w odpowiedzi zapalnej i sygnalizują limfocytom T i neutrofilom migrację do nabłonka. Kwasy żółciowe, w szczególności, wykazano, że zwiększają ekspresję CDX2, czynnika różnicowania jelitowego, oraz MUC2, genu specyficznego dla komórek kubkowych, w obrębie normalnych linii komórkowych walcowatych i komórek raka przełyku.12
Jednocześnie powtarzająca się ekspozycja na kwas i żółć powoduje uszkodzenia organelli komórkowych, w tym błon mitochondrialnych, co wywołuje niekontrolowane generowanie reaktywnych form tlenu, stres oksydacyjny i uszkodzenia DNA. Rozwój metaplazji jelitowej jest zatem mechanizmem adaptacyjnym w dystalnej części przełyku.1
Rola szlaków sygnałowych w patogenezie przełyku Barretta
Szlak NF-κB i rola cytokin
Klasyczna koncepcja gojenia się uszkodzenia żrącego została zastąpiona koncepcją „burzy cytokinowej”, która tworzy mikrośrodowisko zapalne wywołujące zmianę fenotypową w kierunku metaplazji jelitowej dystalnej części przełyku.1
Aktywacja czynnika jądrowego kappa B (NF-κB) w dystalnej części przełyku nie tylko prowadzi do przewlekłego zapalenia, ale także indukuje rozwój metaplazji jelitowej poprzez aktywację CDX2, który ma kluczowe znaczenie dla różnicowania jelitowego. Poziomy IL-8 i IL-1β wzrastają od erozyjnego zapalenia przełyku do przełyku Barretta, a następnie do gruczolakoraka przełyku, a poziomy NF-κB jednocześnie rosną, prowadząc do proliferacji komórek nabłonkowych, zapobiegania apoptozie i promowania karcynogenezy.12
Koncepcja uszkodzenia błony śluzowej dystalnej części przełyku wywołanego refluksem i mediowanego przez cytokiny została zaproponowana przez Souza R.F. i wsp., którzy stwierdzili, że u szczurów z ezofagoduodenoanastomozą owrzodzenia pojawiły się kilka tygodni po operacji, a więc nie były inicjowane bezpośrednio przez kwas i refluksem żółci poprzez uszkodzenie żrące.1
Szlaki NOTCH, BMP i Hedgehog
Ważne postępy zostały poczynione w zrozumieniu podstawowych mechanizmów molekularnych w procesie metaplazji Barretta. Obecna hipoteza zakłada, że stopniowy rozwój metaplazji jelitowej opiera się na zwiększonej regulacji różnych szlaków sygnałowych, w tym SHH, WNT, Notch, kwasu retinowego (RA) i białka morfogenetycznego kości (BMP), które normalnie uczestniczą w rozwoju i homeostazie jelit i innych narządów.12
Obecna koncepcja metaplazji przełyku zakłada, że przewlekłe uszkodzenie zapalne spowodowane refluksem żółci i kwasu, jak obserwuje się w chorobie refluksowej przełyku, doprowadziło do zwiększonej regulacji lub odnowionej ekspresji szlaku sygnałowego SHH-BMP4, który zmienia środowisko nabłonkowe na korzyść komórek walcowatych lub kieruje komórki w stronę fenotypu walcowatego.12
W biopsjach przełyku Barretta SHH i jego receptor PTCH są zwiększone. Również BMP4 i jego docelowy pSMAD są wysoko wyrażone, podczas gdy ekspresja Noggin, jego naturalnego inhibitora, jest niska.12
Szlak sygnałowy Notch działa jako fundamentalny molekularny system sygnalizacyjny, który kontroluje decyzje dotyczące losów komórek, takie jak różnicowanie, proliferacja i apoptoza, w prawie wszystkich typach tkanki. Ostatnie odkrycia ujawniły związek między sygnalizacją Notch a ekspresją CDX2. Stwierdzono, że hamowanie szlaku Notch przez kwasy żółciowe w komórkach przełyku koreluje ze zwiększeniem Hath1 i CDX2 i może być jednym z kluczowych procesów przyczyniających się do powstawania przełyku Barretta.12
Rola czynników transkrypcyjnych
Molekularne mechanizmy, poprzez które błona śluzowa wpustu nabywa komórki kubkowe, pozostają do wyjaśnienia. Istnieją jednak coraz liczniejsze dowody na to, że ekspresja genu homeobox Cdx-2 odgrywa kluczową rolę. Ekspresja tego genu wzrasta wraz z progresją od nabłonka płaskiego z zapaleniem przełyku do błony śluzowej wpustu i jest maksymalna w warunkach metaplazji jelitowej.1
W przypadku wsparcia procesu przeprogramowania molekularnego komórek progenitorowych płaskich przełyku, nieśmiertelne linie komórek płaskich przełyku i tkanki narażone na kwas i sole żółciowe in vitro lub GERD in vivo zwiększają swoją ekspresję czynników transkrypcyjnych kolumnowych SOX9 i białka forkhead box A2 (FOXA2), które są celami szlaku Hedgehog, oraz jelitowego czynnika transkrypcyjnego caudal-related homeobox transcription factor 2 (Cdx2), który jest celem szlaku (NF-κB).1
Ekspozycja nabłonka przełyku na treść żołądkową generuje tlenek azotu (NO), który może inicjować przeprogramowanie progenitorów w przełyku poprzez hamowanie sygnalizacji Akt, powodując redukcję SOX2, zmniejszając izoformy TA i NP p63 oraz zwiększając regulację CDX2, co może prowadzić do rozwoju metaplazji jelitowej przełyku Barretta.1
Zmiany genetyczne i niestabilność genomowa w przełyku Barretta
Powtarzająca się ekspozycja na kwasy żółciowe w kwaśnym pH powoduje stres oksydacyjny w nabłonkach płaskich i metaplastycznych w przełyku Barretta, prowadząc do uszkodzenia DNA, szczególnie pęknięć dwuniciowych.1
Obciążenie mutacyjne w przełyku Barretta bez dysplazji jest bardzo zmienne i zostało oszacowane na 0,42-1,28 mutacji na Mb lub więcej. Obciążenie mutacyjne wzrasta w następujących warunkach, od najniższego do najwyższego: przełyk Barretta bez dysplazji, dysplazja niskiego stopnia, dysplazja wysokiego stopnia i gruczolakorak przełyku.1
Dane te dostarczają dowodów na to, że katastrofa genomowa jest ważna w transformacji nowotworowej w przełyku Barretta, służąc jako alternatywny mechanizm karcynogenezy. Katastrofa genomowa często obserwowana w dysplazji wysokiego stopnia i gruczolakoraku przełyku prawdopodobnie wyjaśnia szybką progresję nowotworową w przełyku Barretta.1
Do 90% dotkniętych pacjentów ma wykrywalną aberrację klonalną genu supresorowego guza p16. Mutacje CDX2 i TP53 są wczesnymi zmianami molekularnymi znajdowanymi w metaplastycznym nabłonku walcowatym nawet przed rozpoznaniem morfologicznej dysplazji. Jednak barwienie immunohistochemiczne w celu oceny tych markerów nie jest obecnie zalecane w rutynowych przypadkach diagnostycznych przełyku Barretta.12
Teoria komórek macierzystych w patogenezie
Najbardziej ugruntowana hipoteza dotycząca pochodzenia przełyku Barretta dotyczy zmiany kierunku różnicowania wielopotencjalnych komórek macierzystych i komórek progenitorowych. Jednakże różne komórki progenitorowe mogą być zaangażowane w patogenezę przełyku Barretta i mogą być odpowiedzialne za wszystkie fenotypy komórkowe metaplazji walcowatej, wyjaśniając w ten sposób heterogenność oraz policlonalne i mozaikowe rozprzestrzenianie się gruczołów metaplastycznych.12
Obiecującym źródłem komórek przełyku Barretta był migrujący nabłonek wpustu żołądka, który naprawia uszkodzenia spowodowane przez refluksowy wpływ treści żołądkowej na sąsiedni nabłonek przełyku. Obecnie uważa się, że przełyk Barretta rozwija się de novo z komórek wewnętrznych przełyku, a nie migrujących z żołądka.1
Wiele doniesień sugeruje, że mieszanina kwasu żołądkowego i refluksu żółciowego aktywuje komórkę macierzystą przełyku do przekształcenia w nabłonek walcowaty typu jelitowego. Kandydaci na komórki macierzyste w przełyku obejmują komórki macierzyste zawarte w nabłonku przewodowym powierzchownych gruczołów wpustu lub gruczołów podśluzówkowych przełyku.1
Teoria komórek macierzystych jest atrakcyjna, ponieważ wyjaśnia różnorodność fenotypów komórkowych występujących w przełyku Barretta, a także jak możliwa jest regeneracja podstawowej komórki macierzystej, i dobrze koreluje z pochodzeniem komórki wewnętrznej dla przełyku.1
Nabłonek wielowarstwowy jako pośredni etap metaplazji
Istnieją dowody na istnienie rodzaju nabłonka znanego jako nabłonek wielowarstwowy, który wykazuje połączone cechy płaskie i walcowate, prawdopodobnie reprezentujące pośrednią fazę w reakcji metaplastycznej. Nabłonek wielowarstwowy jest silnie związany z refluksowym zapaleniem przełyku i wykazuje profil mucyny i cytokeratyny podobny do nabłonka walcowatego przełyku Barretta oraz czynników transkrypcyjnych jelitowych.1
Skumulowane dowody wykazały, że metaplazja płasko-walcowata występuje we wczesnym pośrednim stadium charakteryzującym się obecnością nabłonka łączącego cechy płaskie i walcowate, jako nabłonek wielowarstwowy.1
Czynniki ryzyka i predyspozycje do rozwoju przełyku Barretta
Oprócz klasycznych czynników ryzyka, takich jak refluks żołądkowo-przełykowy, płeć męska i rasa kaukaska, inne niedawno zidentyfikowane czynniki ryzyka przełyku Barretta obejmują otyłość, szczególnie otyłość centralną, zespół metaboliczny i obturacyjny bezdech senny.1
Osoby z otyłością, z przełykiem Barretta lub bez niego, były badane w celu określenia genotypu IGF-1R. Stwierdzono, że otyli pacjenci z przełykiem Barretta mieli częściej pro-proliferacyjny genotyp IGF-1R niż ci bez przełyku Barretta lub GERD.1
Odkryto również czynniki genetyczne, które przyczyniają się do rozwoju przełyku Barretta. Stwierdzono, że trzy geny są przede wszystkim odpowiedzialne za ten stan. Są to CTHRC1, ASCC1 i MSR1, zwane również genami predyspozycji, ponieważ nie powodują one faktycznie przełyku Barretta, chyba że w zmutowanej formie.12
Zaobserwowano odwrotną zależność między infekcją Helicobacter pylori a przełykiem Barretta w badaniach obserwacyjnych, ale istnieje znaczna heterogenność między badaniami. Mechanizm, za pomocą którego H. pylori zapewnia ochronę przed przełykiem Barretta, nie jest jasny. Niektórzy badacze uważają, że bakterie mogą faktycznie sprawić, że zawartość żołądka będzie mniej szkodliwa dla przełyku, gdy występuje GERD.12
Progresja przełyku Barretta do gruczolakoraka
Chociaż przełyk Barretta jest najważniejszym czynnikiem ryzyka rozwoju gruczolakoraka przełyku, szacowane ryzyko progresji z przełyku Barretta do gruczolakoraka wynosi tylko 0,12% rocznie.1
Przełyk Barretta zwiększa ryzyko raka przełyku 30-125 razy. Ryzyko rozwoju gruczolakoraka zależy od stopnia dysplazji histologicznej, ale może wynosić około 1% rocznie (zakres 0,1-2%), a ryzyko bezwzględne jest niskie.12
Złośliwa transformacja przełyku Barretta jest procesem dynamicznym, a każdy etap histopatologiczny od NDBE (przełyk Barretta bez dysplazji) do LGD (dysplazja niskiego stopnia), HGD (dysplazja wysokiego stopnia) i gruczolakoraka przełyku wiąże się z coraz poważniejszymi zmianami patologicznymi.1
Jednocześnie z proliferacją i replikacją komórek przełyku w przełyku Barretta i związanej z nim neoplazji, proces apoptozy jest hamowany, a te zmiany w strukturze tkanki przełyku tworzą mikrośrodowisko guza i wyzwalają odpowiedź immunologiczną, co z kolei indukuje zmiany w biomarkerach komórek przełyku.1
Biomarkery predykcyjne progresji
Rzeczywiście, szereg biomarkerów potencjalnie przewidujących wczesną obecność i progresję neoplazji związanej z przełykiem Barretta został zbadany, w tym:
- p53 – jeden z najbardziej badanych białek1
- Cyklina A – uważana za wiarygodny biomarker predykcyjny progresji neoplastycznej1
- cMYC – część rodziny genów MYC promujących proliferację komórek, która może przyspieszyć tworzenie raka1
- Ki-67 – białko jądrowe związane z proliferacją komórkową1
- Ekspresja mikroRNA – zmiany w regulacji podczas złośliwej transformacji przełyku Barretta1
- lncRNA SPRY4-IT1, TUG1, POU3F3, HNF1A-AS1 i MALAT1 – zaproponowane jako wskaźniki progresji neoplastycznej u pacjentów z przełykiem Barretta1
- Aktywność telomerazy – ściśle związana z przeżyciem komórek nowotworowych, a aktywność telomerazy wzrasta wraz z rozwojem dysplazji1
Wpływ leczenia na progresję przełyku Barretta
Leczenie przełyku Barretta ma na celu zmniejszenie refluksu kwasu do przełyku. Chociaż GERD jest głównym czynnikiem ryzyka rozwoju gruczolakoraka przełyku, nie jest jasne, czy GERD predysponuje pacjentów do nowotworów złośliwych poprzez powodowanie przełyku Barretta, czy poprzez wpływ na karcynogenezę u pacjentów z już ustalonym przełykiem Barretta.1
Prowokacyjne wyniki retrospektywnej analizy sugerują, że terapia inhibitorami pompy protonowej (PPI) może zmieniać progresję przełyku Barretta do dysplazji i podkreśla rolę supresji kwasu w leczeniu pacjentów z przełykiem Barretta.1
Ablacja nabłonka Barretta ma na celu zniszczenie nabłonka Barretta na wystarczającą głębokość, aby wyeliminować metaplazję jelitową i umożliwić ponowny wzrost nabłonka płaskiego.1
Mechanizm uszkodzenia przy krioablacji jest unikalny w porównaniu z innymi technikami ablacyjnymi. Krioablacja indukuje apoptozę, powoduje krionekrozę w temperaturach superchłodnych (-76°C do -196°C), powoduje przejściowe niedokrwienie i może powodować stymulację immunologiczną. Nabłonek Barretta jest odporny na apoptozę i dlatego może być wyjątkowo odpowiedni do leczenia krioablacją.1
Jeśli usunie się dotknięte obszary i zatrzyma to, co powodowało uszkodzenie przełyku, przełyk Barretta może zostać wyleczony. Ale może powrócić. Czasami warstwa metaplazji ukrywa się pod warstwą nowej, normalnej tkanki. Czasami uraz trwa i tak proces metaplazji trwa nadal.1
Aktualne zrozumienie patogenezy przełyku Barretta
Pomimo że przełyk Barretta jest znany od ponad 50 lat, szczegóły jego patogenezy wciąż nie są jasne. Stwierdzono, że szereg szlaków sygnalizacyjnych rozwojowych i czynników transkrypcyjnych ma kluczowe znaczenie dla spowodowania, że dojrzały nabłonek płaski zmienia się w komórki walcowate (transróżnicowanie) lub powodowania, że niedojrzałe komórki progenitorowe przełyku przechodzą różnicowanie walcowate, a nie płaskie (transprzekierowanie).1
Obecne koncepcje patogenezy przełyku Barretta sugerują, że jest to złożony proces wieloetapowy, w którym istotną rolę odgrywają:
- Przewlekłe zapalenie przełyku wywołane refluksem treści żołądkowej12
- Aktywacja szlaków sygnałowych, takich jak NF-κB, Notch, Hedgehog, BMP i Wnt12
- Zmiany w ekspresji czynników transkrypcyjnych, szczególnie CDX212
- Przeprogramowanie komórek macierzystych przełyku12
- Pośrednie etapy metaplazji, w tym nabłonek wielowarstwowy12
- Zmiany genetyczne i epigenetyczne prowadzące do niestabilności genomowej1
Lepsze zrozumienie patogenezy przełyku Barretta, w połączeniu z rozwojem nieinwazyjnych narzędzi oceny ryzyka, miejmy nadzieję, doprowadzi do bardziej ukierunkowanych i skutecznych nieinwazyjnych programów badań przesiewowych w dobrze zdefiniowanej populacji.1 Potrzebne są dalsze badania w celu pełnego zrozumienia mechanizmu patogenezy przełyku Barretta.1
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.