鄭松柏,莊 艷,肖 立,項 平,季大年,張 偉,殷于磊,陳敏敏
(復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院老年醫(yī)學(xué)科, 上海 200040)
組織器官的衰老或老化(或稱增齡變化)規(guī)律對闡明老年病發(fā)病機制、指導(dǎo)老年病合理診治具有重要意義。衰老一般表現(xiàn)為組織結(jié)構(gòu)退化、器官功能減退,因此,過去一直認(rèn)為胃酸的分泌也是隨增齡而下降的,即老年人是缺少胃酸的。但自20世紀(jì)90年代初起,陸續(xù)有學(xué)者對健康老年人的胃酸進(jìn)行了深入研究,發(fā)現(xiàn)并非如此,研究表明,健康老年人的胃酸分泌與中青年人相當(dāng)。本研究試圖通過研究“相對正常胃”的胃底腺組織學(xué)和壁細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)増齡變化,進(jìn)一步闡明老年人仍有良好的泌酸功能這一事實。
2010年5月至2010年9月,因消化不良癥狀在復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院擬行胃鏡檢查的并符合下列條件的患者列為研究對象:(1)既往無胃十二指腸潰瘍、胃十二指腸惡性腫瘤、胃泌素瘤以及胃十二指腸手術(shù)等病史;(2)胃鏡檢查前2周內(nèi)未服用過質(zhì)子泵抑制劑及H2受體拮抗劑、抗血小板藥物(阿司匹林、氯吡格雷)、抗凝藥(肝素、華法林等)、糖皮質(zhì)激素和其他非甾體抗炎藥物;(3)吸煙每天≤5支,每日飲酒折合酒精量≤25g;(4)胃鏡檢查前2周內(nèi)未服用人參、螺旋藻等保健品;(5)胃鏡下無明顯充血、水腫、糜爛及潰瘍(包括活動期、愈合期和疤痕期)等病變且經(jīng)常規(guī)活檢病理證實無活動性炎癥、腸化、癌前病變(異型增生);(6)胃鏡下活檢胃黏膜標(biāo)本Giemsa染色、快速尿素酶試驗及13C尿素呼氣試驗幽門螺桿菌檢測結(jié)果均為陰性;(7)胃體黏膜組織學(xué)檢查無明顯炎癥。符合上述條件者共有50例,按年齡分組,其中中青年組(20~59歲)19例, 老年組(≥60歲)31例。老年組中包括60~69歲組11例,70~79歲組10例, ≥80歲組10例。
1.2.1 取材 胃鏡檢查前1天晚上20:00后禁食、禁飲,當(dāng)日上午7:00至8:30行胃鏡檢查。經(jīng)仔細(xì)觀察符合前述內(nèi)鏡下入選條件后,在胃鏡下活檢胃體和胃竇黏膜各2塊,胃竇2塊取自距幽門2~3cm處的大彎和小彎各1塊,胃體2塊取自距賁門8 cm處的大彎(約胃體大彎中上部),大小約2mm×2mm,深達(dá)黏膜肌層。胃竇2塊標(biāo)本做常規(guī)病理檢查,胃體1塊標(biāo)本做常規(guī)病理組織學(xué)檢查,另1塊胃體標(biāo)本做電子顯微鏡檢查。
1.2.2 光學(xué)顯微鏡標(biāo)本制作及觀察 活檢標(biāo)本置10%中性緩沖福爾馬林固定8 h,經(jīng)梯度乙醇脫水,石蠟包埋后冷卻,組織切片機切成4μm石蠟切片,HE染色,二甲苯脫蠟,樹脂封片,將其在zeiss顯微鏡 Scope.A1下觀察。同時測定以下數(shù)值:(1)低倍視野(×100)下采集圖像,用i-SolutionTM軟件系統(tǒng),測定固有膜厚度,從上皮到黏膜肌層以上(不包括黏膜肌層),單位μm,每個標(biāo)本取不同部位3個,計算平均值,同一軟件系統(tǒng)測出固有膜內(nèi)腺體實質(zhì)占固有膜的面積百分比;(2)高倍視野(×400)下采集圖像,隨機觀察5個胃底腺,計算每個胃底腺中含壁細(xì)胞個數(shù)和細(xì)胞總數(shù)的比例,然后取平均值。
1.2.3 電子顯微鏡標(biāo)本制作及觀察 胃鏡活檢標(biāo)本置2.5%戊二醛電鏡固定液4℃ 2h,0.1mol/L磷酸緩沖液漂洗15 min×3次,用1%OsO4后固定1 h,接著0.1mol/L磷酸緩沖液漂洗15 min×3次,50%、70%、90%乙醇溶液, 90%乙醇和90%丙酮混合液,90%丙酮溶液, 100%丙酮室溫下各脫水15 min×3次。純丙酮+618環(huán)氧樹脂包埋劑(2︰1)混合室溫浸透3 h,純丙酮+618環(huán)氧樹脂包埋劑(1︰2)混合室溫浸透過夜,618環(huán)氧樹脂包埋劑37℃浸透2 h。LKB-1型超薄切片機(瑞典Leica)切片,切片厚度50 nm。枸櫞酸鉛和醋酸雙氧鈾雙染色。CM120透射電子顯微鏡觀察并拍照。每個標(biāo)本隨機選取3個壁細(xì)胞,SigmaScan Pro 5圖像分析軟件分別測定壁細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)面積、線粒體面積和管泡系統(tǒng)面積,計算出線粒體面積分?jǐn)?shù)和管泡系統(tǒng)面積分?jǐn)?shù),取其平均值。
采用SPSS16.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。多組間比較采用單因素方差分析或Kruskal-Wallis秩和檢驗,兩組間采用獨立樣本t檢驗或Kruskal-Wallis秩和檢驗。P值均為雙側(cè)檢驗,且P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
共收集符合前述要求的標(biāo)本50例,常規(guī)病理檢查結(jié)果顯示胃竇部多為慢性非萎縮性胃炎,少數(shù)為慢性萎縮性胃炎。光學(xué)顯微鏡下胃體黏膜可看到固有膜組織,表面小凹長度約為固有膜的1/4,其下為排列緊密的胃底腺體。在胃底腺的底部主要由分泌胃蛋白酶原的主細(xì)胞組成,主細(xì)胞呈立方狀,細(xì)胞核位于基底部,可見一至多個小核仁,胞質(zhì)呈淡嗜堿性顆粒狀。腺體的峽部主要含有略呈三角狀、基部位于基底膜的壁細(xì)胞,細(xì)胞核位于中央,染色質(zhì)均勻,胞質(zhì)嗜酸性顆粒狀。而在腺體的頸部是由主細(xì)胞、壁細(xì)胞和頸粘液細(xì)胞混合組成。在各年齡組,固有膜腺體的形態(tài)和細(xì)胞的分布無明顯差異。在固有腺體之間是少量血管纖維間質(zhì),散在少量淋巴細(xì)胞(圖1)。
所測各年齡組的固有膜厚度、腺體實質(zhì)比及壁細(xì)胞比例見表1。各年齡組間固有膜平均厚度采用單因素方差分析,F(xiàn)=2.639,P=0.061,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。各年齡組間胃底腺實質(zhì)比例均值采用Kruskal-Wallis秩和檢驗,Chi-square=8.752,P=0.033,認(rèn)為各組在分布上不相同,60~69歲組和≥80歲組實質(zhì)比較高。各年齡組間壁細(xì)胞細(xì)胞數(shù)目占胃底腺細(xì)胞總數(shù)比例均值采用單因素方差分析,F(xiàn)=1.066,P=0.373,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
圖1 各年齡組胃體黏膜顯微圖片F(xiàn)igure 1 Microphotographs of gastric mucosal sections from gastric corpus
表1 各年齡組的固有膜厚度、腺體實質(zhì)比及壁細(xì)胞比例比較Table 1 Comparison of the lamina propria thickness, average ratio of Np to Na and Ap to Af among four groups (±s)
表1 各年齡組的固有膜厚度、腺體實質(zhì)比及壁細(xì)胞比例比較Table 1 Comparison of the lamina propria thickness, average ratio of Np to Na and Ap to Af among four groups (±s)
注: 在不同年齡組間兩兩比較,*P<0.05
組別 n 固有膜厚度(μm) 實質(zhì)比(%)* 壁細(xì)胞比例(%)20~59歲組 19 1014±203 80±7 55±14 60~69歲組 11 944±191 86±4 57±15 70~79歲組 10 910±181 78±12 51±14≥80歲組 10 816±125 83±13 63±18
中青年組和老年組固有膜平均厚度為(1014±203)μm 和(892±172)μm,兩組間采用獨立t檢驗,t=2.262,P=0.022,提示中青年組固有膜較老年組增厚。中青年組胃底腺實質(zhì)比例均值為(80±7)%,老年組為(83±10)%,兩組間采用 Kruskal-Wallis秩和檢驗,z=-1.969,P=0.049,老年組略高于中青年組。中青年組壁細(xì)胞細(xì)胞數(shù)目占胃底腺細(xì)胞總數(shù)比例均值為(55±14)%,老年組為(57±16)%,兩組間采用獨立t檢驗,t=-0.425,P=0.673,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
電子顯微鏡制片成功的有 35例,其中青年組(20~59歲組)11例, 老年組(≥60歲)24例。老年組中包括60~69歲組8例, 70~79歲組8例, ≥80歲組8例。透射電子顯微鏡下可以觀察到胃壁細(xì)胞體積大,核圓位于中央。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含豐富的短桿狀線粒體,嵴細(xì)密,基質(zhì)中等電子密度,有較多小泡散在分布,核周可見分泌管??梢婌o止期和分泌期兩種細(xì)胞。靜止期細(xì)胞分泌小管表面光滑、少微絨毛,微管泡系統(tǒng)發(fā)達(dá);而分泌期則微絨毛密集管腔相對狹窄,微管泡系統(tǒng)的管泡數(shù)下降。各組壁細(xì)胞的超微形態(tài)未見明顯差異,但中青年組的壁細(xì)胞中可見到髓樣體(圖2A),而在老年組中較少見髓樣體,可見到大量的空泡(圖2B,C,D),尤其在≥80歲組中,8例中有6例可以看到多個面積巨大的空泡,最大直徑為3.5μm。
各年齡組所測線粒體面積分?jǐn)?shù)和管泡系統(tǒng)面積分?jǐn)?shù)比較見表2,增齡變化趨勢見圖3。各年齡組間線粒體面積分?jǐn)?shù)均值采用單因素方差分析,F(xiàn)=2.307,P=0.096,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。各年齡組間管泡系統(tǒng)面積分?jǐn)?shù)均值采用單因素方差分析,F(xiàn)=0.622,P=0.606,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
中青年組線粒體面積分?jǐn)?shù)均值為(48±8)%,老年組為(51±8)%,兩組間采用獨立t檢驗,t=-0.775,P=0.444,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。中青年組管泡系統(tǒng)面積分?jǐn)?shù)均值為(14±4)%,老年組為(12±5)%,兩組間采用獨立t檢驗,t=0.984,P=0.332,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
人在衰老過程中不可避免的要受到環(huán)境因素的影響,所以,為控制環(huán)境因素的影響,既往關(guān)于老化的研究均以實驗動物為載體,但是動物不能完全代表人體的情況,故本研究在收集研究對象時,盡量排除了對泌酸功能可能產(chǎn)生影響的各種因素(如幽門螺桿菌感染,服用抑酸劑,既往有胃十二指腸病史等),試圖以“正常胃”為研究對象,研究人體胃泌酸結(jié)構(gòu)的增齡性改變。按國內(nèi)的60歲以上為老年人的定義分為老年組和中青年組。同時,因為老化是個漸進(jìn)的過程,為了更好地研究隨齡變化,又分成了 20~59歲組, 60~69歲組, 70~79歲組, ≥80歲組。
圖2 各年齡組胃體黏膜顯微圖片F(xiàn)igure 2 Transmission electron microphotographs of gastric parietal cell
經(jīng)過近20年的國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn),衰老對泌酸功能的影響并不明顯,80%~90%的老年人泌酸能力與中青年人相當(dāng),具有良好的酸化胃內(nèi)容物的能力,10%~20%的老年人存在低胃酸,主要是由嚴(yán)重的萎縮性胃體胃炎或幽門螺桿菌感染所致[1-3]。結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ),胃泌酸功能的載體主要是胃底腺,主要分布于胃體和胃底,腺體內(nèi)含有具有分泌 HCl功能的壁細(xì)胞。壁細(xì)胞有逆250萬倍梯度分泌H+的能力,其泌酸功能與數(shù)量、形態(tài)學(xué)改變相關(guān)[4,5]。
表2 各年齡組的線粒體面積分?jǐn)?shù)和管泡系統(tǒng)面積分?jǐn)?shù)比較Table 2 Comparison of the average ratio of Am to Ac and At to Ac among four groups (%,±s)
表2 各年齡組的線粒體面積分?jǐn)?shù)和管泡系統(tǒng)面積分?jǐn)?shù)比較Table 2 Comparison of the average ratio of Am to Ac and At to Ac among four groups (%,±s)
組別 n 線粒體面積分?jǐn)?shù) 管泡系統(tǒng)面積分?jǐn)?shù)20~59歲組 11 48±8 14±4 60~69歲組 8 51±7 12±5 70~79歲組 8 46±7 13±5≥80歲組 8 55±7 11±4
圖3 各年齡組的線粒體面積分?jǐn)?shù)和管泡系統(tǒng)面積分?jǐn)?shù)的増齡變化趨勢Figure 3 Tendency of the average ratio of Am to Ac and At to Ac according to age
一般認(rèn)為,正常的泌酸功能有賴于正常形態(tài)、數(shù)量的胃底腺和壁細(xì)胞。Majumdar等[6]報道24月齡的大鼠較 4月齡鼠的胃黏膜厚度高,但腺體高度降低32%。Farinati等[7]等研究正常人的胃黏膜活檢標(biāo)本,發(fā)現(xiàn)隨著年齡增加,胃體壁細(xì)胞數(shù)量增加。本研究從光學(xué)顯微鏡下定性觀察,見不同年齡組胃底腺的形態(tài)和細(xì)胞的分布均無明顯差異,定量測定發(fā)現(xiàn)老年組固有膜厚度低于中青年組(P=0.022),但老年組胃底腺實質(zhì)比例較中青年組略增多(P=0.049),壁細(xì)胞比例在各年齡組之間沒有顯著差異(P=0.373)。固有膜主要是黏膜中的上皮和固有層,完全包含了胃底腺,可以認(rèn)為老年組的胃底腺厚度下降,同時由于老年組胃底腺實質(zhì)比例增高,壁細(xì)胞數(shù)目并未減少,與以往報道相仿,所以從組織形態(tài)結(jié)構(gòu)上可支持正常老年人仍有良好的泌酸功能這一現(xiàn)象。
在超微結(jié)構(gòu)中,壁細(xì)胞的管泡系統(tǒng)是承載泌酸功能的主要細(xì)胞器,是由兩種特征性的質(zhì)膜系統(tǒng)構(gòu)成,一種由壁細(xì)胞的腔面質(zhì)膜向細(xì)胞內(nèi)凹陷、折疊而形成特殊網(wǎng)管結(jié)構(gòu),稱為分泌小管,常見于分泌期。另一種是由滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和囊泡狀膜性結(jié)構(gòu)組成的管狀和泡狀的管泡結(jié)構(gòu),常見于靜止期。Ogata等[8]對靜止?fàn)顟B(tài)和四肽胃泌素刺激狀態(tài)下的大鼠胃壁細(xì)胞質(zhì)膜系統(tǒng)進(jìn)行研究,在掃描電鏡下清晰地觀察到管泡膜與小管膜之間的連結(jié),證實了兩種膜系統(tǒng)之間的聯(lián)系。泌酸功能的實現(xiàn),能量供給必不可少,線粒體是細(xì)胞能量工廠,是細(xì)胞內(nèi)氧化磷酸化和形成 ATP的主要場所,其數(shù)量與代謝活動相關(guān)。在本研究中發(fā)現(xiàn)這兩種細(xì)胞器在形態(tài)和數(shù)量上未見隨齡變化(P>0.05),從壁細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)上支持正常老年人具有良好的泌酸功能。此外,在壁細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的觀察中發(fā)現(xiàn)老年組尤其是≥80歲組中有大量空泡,空泡可能是初級溶酶體與多個吞飲小泡融合而成,常在細(xì)胞受損時出現(xiàn),體現(xiàn)了老年人的壁細(xì)胞容易受損的特點,有文獻(xiàn)報道[9]老化的胃黏膜對損傷的修復(fù)能力下降,使得損傷時間延長,可能是空泡增多的原因,也可能是壁細(xì)胞老化的標(biāo)志之一,有待進(jìn)一步證實。
總之,通過對“正常胃”胃底腺組織學(xué)和壁細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的増齡變化的初步研究表明,胃底腺和壁細(xì)胞在數(shù)量和形態(tài)上沒有發(fā)生明顯退化,為闡明老年人仍有良好的泌酸功能提供了一定的科學(xué)依據(jù)。
[1]Hurwitz A, Brady DA, Schaal SE,et al. Gastric acidity in older adults[J]. JAMA, 1997, 278(8): 659-662.
[2]Nakamura K, Ogoshi K, Makuuchi H. Influence of aging,gastric mucosal atrophy and dietary habits on gastric secretion[J]. Hepatogastroenterology, 2006, 53(70): 624-628.
[3]鄭松柏, 項 平, 徐富星, 等. 空腹胃液量及胃內(nèi)酸度的增齡變化[J]. 中華老年醫(yī)學(xué)雜志, 2008, 27(4): 283-284.
[4]徐遠(yuǎn)溪, 王志榮, 陳錫美. 胃黏膜壁細(xì)胞研究進(jìn)展[J]. 世界華人消化雜志, 2004, 12(6): 1397-1401.
[5]Joseph IM, Zavros Y, Merchant JL,et al. A model for integrative study of human gastric acid secretion[J]. J Appl Physiol, 2003, 94(4): 1602-1618.
[6]Majumdar AP, Jasti S, Hatfield JS,et al. Morphological and biochemical changes in gastric mucosa of aged rats[J]. Dig Dis Sci, 1990, 35(11): 1364-1370.
[7]Farinati F, Formentini S, Della Libera G,et al. Changes in parietal and mucous cell mass in the gastric mucosa of normal subjects with age: a morphometric study[J].Gerontology, 1993, 39(3): 146-151.
[8]Ogata T, Yamasaki Y. Morphological studies on the translocation of tubulovesicular system toward the intracellular canaliculus during stimulation of the gastric parietal cell[J]. Microsc Res Tech, 2000, 48(5): 282-292.
[9]Majumdar AP. Regulation of gastrointestinal mucosal growth during aging[J]. J Physiol Pharmacol, 2003, 54 (Suppl 4):143-154.