Natural development of Barrett’s oesophagus and adenocarcinoma in experimental models of gastroesophageal reflux disease

Wstęp: Do rozwoju choroby refluksowej (gastroesophageal reflux disease - GERD) dochodzi w momencie zaburzenia równowagi pomiędzy czynnikami drażniącymi reflu ksatu a czynnikami ochraniającymi błonę śluzową przełyku. Przewlekły stan zapalny przełyku może doprowadzać do poważnych powikłań w postaci metaplazji Barretta i w konsekwencji rozwoju raka przełyku. W ostatnich latach stwierdza się coraz częstsze występowanie refluksu jelitowo-żołądkowego powikłanego rozwojem gruczolakoraka przełyku, zwłaszcza w krajach o wysokim rozwoju cywilizacyjnym. Cel: Podjęcie próby stworzenia przewlekłych modeli refluksu przełykowego, które naśladują tę patologię u człowieka, w celu badania mechanizmu powstawania uszkodzeń przełykowych, ich porównanie oraz ocena przydatności do prowadzenia badań nad wieloetapowym procesem nowotworzenia bez za stosowania egzogennych kancerogenów. Stworzenie modelu przewlekłego zapalenia przełyku mogłoby się przyczynić do opracowania skutecznych metod zapobiegania i leczenia tych zmian. Materiał i metody: W badaniach wykorzystano grupę 90 szczurów rasy Wistar płci mieszanej. Eksperyment przeprowadzono w trzech zasadniczych grupach badawczych, w których wykonano: A - połączenia przełykowo-dwunastnicze bok przełyku do boku dwunastnicy, B - połączenie przełykowo-dwunastnicze koniec przełyku do boku dwunastnicy i C - połączenie przełykowo-dwunastnicze koniec przełyku do boku dwunastnicy wraz z całkowitą resekcją żołądka. Dwa pierwsze typy operacji (grupy A, B) charakteryzował refluks treści mieszanej dwunastniczo-żołądkowej, a w trzecim typie zabiegu (grupa C) uzyskano refluks treści wyłącznie alkalicznej do przełyku. Wyniki: We wszystkich trzech grupach zoperowanych zwierząt po 1-3 mies. od zabiegu obserwowano zmiany morfologiczne struktury przełyku w postaci pogrubienia błony śluzowej przełyku, nadżerek i owrzodzeń, które były wyraźnie widoczne już podczas oceny makroskopowej. W badaniu mikroskopowym u większości zwierząt stwierdzono przewlekły stan zapalny, metaplazję Barretta oraz gruczolakoraka przełyku. Wnioski: Wykonane modele doświadczalnego refleksu jelitowo-żołądkowo-przełykowego cechuje duża powtarzalność obserwacji, znikoma śmiertelność zwierząt, a uzyskane w ten sposób zmiany morfologiczne naśladują kliniczny charakter choroby. Zmiany te powstają wyłącznie na drodze naturalnego rozwoju, bez interwencji farmakologicznej w postaci np. podawania substancji kancerogennych. Opracowane modele pozwalają na systematyczne prowadzenie badań w stosunkowo długim czasie, co umożliwia poznanie patogenezy uszkodzenia przełyku, mechanizmów kancerogenezy w przebiegu GERD oraz ewentualnych sposobów zapobiegania rakowi przełyku na podłożu metaplazji Barretta.

Introduction: Development of gastroesophageal reflux disease (GERD) takes place when the balance between irritant and protecting mucous membrane mechanisms is impaired. The chronic inflammation of the oesophagus results in serious complications including Barrett’s metaplasia progression into esophageal adenocarcinoma. In the last few years the incidence of chronic gastroesophageal reflux disease has been increasing, especially in highly developed countries, and this chronic disease may result in the development of oesophageal adenocarcinoma, which is also observed with increased frequency. Aim: Creation and comparison of chronic gastroesophageal reflux disease models, as well as estimation of their suitability for the investigation of the process of natural carcinogenesis in the oesophagus. Material and methods: Ninety Wistar rats were used for the study on development of chronic oesophageal inflammation. Three major groups, A - side to side anastomosis, B – side to end anastomosis and C - side to end anastomosis with total gastrectomy, were selected. In each group a different operation technique was performed to induce chronic oesophageal reflux. Groups A and B were characterized by mixed gastroduodenal reflux while group C included animals with only alkaline reflux. Results: In all three experimental models of GERD the morphological changes of the oesophageal mucosa were observed by gross inspection starting 1 month after the surgery. Under microscopic investigation chronic inflammation of the oesophageal mucosa progressing to Barrett’s metaplasia and in some cases to cancer was also confirmed. Conclusions: All experimental animal models developed due to GERD are highly reproducible and exhibit low mortality Macroscopic and microscopic assessment of oesophageal inflammation that developed in response to experimental reflux confirmed that these models are suitable and useful for determination of the pathogenesis of Barrett’s related oesophageal cancer.