E d i t o r i a l
H i
A s p e c t s m o r p h o l o g i q u e s d e la m a l a d i e de C r o h n
K. GEBOES
L a b . o f H i s t o c h e m i s t r y a n d C y t o c h e m i s t r y U . Z . St-Rafael, K . U . L e u v e n ( B e l g i u m )
Morphological aspects of Crohn's disease
Au cours des 50 derni~res ann6es, la maladie de Crohn est devenue un probl~me clinique habituel et important, ainsi que l'illustre le nombre crois- sant de cas survenus dans diverses parties du monde [9,17]. Comme la maladie de Crohn se d6clare d'habitude chez des sujets jeunes, imm6- diatement apr~s la pubert6 et dure toute la vie, elle a des implications pratiques individuelles et concerne donc l'organisation de la vie de chaque patient. Ce fait a stimul6 fortement l'int6r6t g6n6- ral pour la maladie de Crohn. Le pr6sent rapport s'est surtout attach6 ~ deux aspects majeurs de la maladie de Crohn, ~ savoir :
I. La valeur diagnostique des biopsies en- doscopiques ;
II. L'utilisation des biopsies endoscopiques pour l'6tude des syst~mes de d6fense de la muqueuse.
Ce dernier point est illustr6 par l'6tude : a) du syst~me immunologique de l'0esophage normal et dans l'0esophagite ;
b) de l'6volution du lysozyme et de l'alpha-1- antitripsyne, deux composants du syst6me de d6fense non sp6cifique de la muqueuse dans le tractus digestif normal et dans la maladie de Crohn.
1. L A V A L E U R D I A G N O S T I Q U E D E S B I O P S I E S E N D O S C O P I Q U E S
Jusqu'h il y a dix ans, le diagnostic de maladie de Crohn reposait sur des donn6es cliniques, la pr6sence de 16sions plus ou moins typiques au niveau p6rianal, anal, de 16sions rectales et de manifestations radiologiques. La confirmation histo-pathologique du diagnostic 6tait obtenue
quand les 16sions caract6ristiques 6taient observ6es au niveau des biopsies rectales ou de biopsies de 16sions anales ou encore sur des pi~ces de r6sec- tion chirurgicale.
Le d6veloppement des endoscopes flexibles a conduit ~ un accroissement marqu6 des possibilit6s de visualiser et de biopsier des segments du trac- tus digestif sup6rieur et inf6rieur. Les biopsies fournies par les endoscopes flexibles sont plus petites et plus superficielles que les biopsies chi- rurgicales, mais souvent multiples et peuvent 6tre obtenues ~ diff6rents stades 6volutifs de la maladie [10, 22, 24].
Nous avons 6tudi6 les biopsies endoscopiques provenant de diff6rents territoires du tractus diges- tif afin d'examiner leur contribution au diagnostic, l'6valuation de l'extension des 16sions et ~ la d6tection des r6cidives. Des biopsies ont 6t6 pr61e- v6es au moyen de pinces biopsiques couramment disponibles, au niveau de l'0esophage, de l'esto- mac, du duod6num, de l'il6on et du c61on, sur de la muqueuse d'apparence normale, et au voisinage de diverses 16sions telles que des ulc~res aph- toides, des ulc~res larges et des zones nodulaires.
Les 6chantillons ont 6t6 examin6s selon les techni- ques de routine.
Les biopsies ont 6t6 obtenues chez les patients atteints de maladie de Crohn et dans diff6rents groupes de contr61e, parmi lesquels des cas d'0eso- phagite herp6tique, d'il6ite et de colite infectieuse.
Le diagnostic de maladie de Crohn a 6t6 bas6 sur les donn6es cliniques classiques, et sur des crit~res radiologiques et endoscopiques. Chez les patients atteints de maladie de Crohn du tractus digestif sup6rieur, d'autres localisations, intesti- nales, 6tablies par l'histologie, 6taient pr6sentes.
Tir6s ~ part : D r K. GEBOES, Lab. of Histochemistry and
Cytochemistry U.Z. S t Rafael, K.U. Leuven (Belgium). Mots-cl~s : alpha-l-antitrypsine, biopsie, c61on, endoscopie, ii6on, lysozyme, ~esophage, estomac, maladie de Crohn.
Key-words : alpha- 1-antrypsin, biopsy, colon, Crohn's disease, endoscopy, esophagus, ileum, lysozyme, ztomach.
Acta Endoscopica Volume 15 - N ~ 3 - 1985 189
Nous avons dispos6 de 28 biopsies provenant de 9 malades atteints de maladie de Crohn et pr6sen- tant des 16sions cesophagiennes.
Les 6chantillons contenaient de l'6pith61ium, de la lamina propria et de ia muscularis mucosae.
L'6pith61ium 6tait 6rod6 chez 6 patients sur 9.
L'hyperplasie de la zone basale n'a pas 6t6 not6e. L'61ongation des papilles du stroma 6tait 6vidente sur une biopsie. Le fait histologique le plus marquant 6tait la pr6sence d'un infiltrat lym- phocytique de la lamina propria, s'6tendant entre les fibres musculaires de la muscularis mucosae.
La distribution de cet infiltrat 6tait h6t6rog~ne.
Des granulomes classiques ont 6t6 observ6s sur des biopsies provenant de 7 patients sur 9. Chez 3 patients, ils furent mis en 6vidence lors de coupes suppl6mentaires. Chez 1 patient, des cellules g6antes isol6es ont 6t6 identifi6es en l'absence de cellules 6pith61ioides associ6es. Chez un autre patient, aucun granulome 6pith61ioide n'a 6t6 mis en 6vidence, mais les biopsies contenaient un intense infiltrat lymphocytaire [13].
Des 16sions microscopiques semblables n'ont pas 6t6 observ6es chez les patients atteints d'oesopha- gite herp6tique et chez les sujets contr61es ainsi que sur les biopsies provenant de patients atteints d'eesophagite par reflux.
Au niveau de l'estomac et du duod6num, 491 biopsies ont 6t6 pr61ev6es chez 52 patients atteints de maladie de Crohn. Chez 40 patients, la 16sion rut consid6r6e comme intrins~que sur la base de donn6es radiologiques et endoscopiques. Chez 12 patients, les 16sions provenaient plus probablement d'une extension par contiguit6. Chez les 40 patients porteurs de 16sions intrins6ques, les aspects microscopiques 6taient fort variables.
L'6pith61ium, les couches des cryptes et des glandes 6taient soit normales, soit 6rod6es ou atro- phiques. L'infiltrat inflammatoire avait habituelle- ment une distribution locale et 6tait intense. I1 6tait compos6 de cellules polymorphes, de lympho- cytes avec occasionnellement, des nodules lym- phoides. Les granulomes classiques ont 6t6 observ6s sur biopsies chez 26 patients parmi les 40 (65 %) atteints de 16sions intrins6ques [23].
Des biopsies il6ales ont 6t6 obtenues au cours d'il6oscopies chez 88 patients examin6s syst6mati- quement en raison d'anomalies radiologiques de l'il6on terminal et de plaintes abdominales. Le diagnostic final a 6t6 fond6 sur les donn6es clini- ques, endoscopiques, radiologiques, bact6riologi- ques et s6rologiques ; il a conduit chez 36 patients au diagnostic de maladie de Crohn.
L'examen microscopique des biopsies obtenues chez ces malades r6v~le: une perturbation de l'architecture villositaire, caract6ris6e par un 61ar- gissement et une fusion des villosit6s ; une bonne pr6servation des ent6rocytes recouvrant les villo- sit6s sauf au niveau des zones ulc6r6es ; une aug- mentation de la s6cr6tion de mucus ; une m6tapla- sie avec glandes pseudo-pyloriques ; un ced~me de
la lamina p r o p r i a ; une dilatation des vaisseaux lymphatiques et un infiltrat inflammatoire focal, p6n6trant m6me l'6pith61ium.
L'infiltrat 6tait compos6 de lymphocytes et de cellules polymorphes h ia fois compos6es d'6osino- philes et de polynucl6aires neutrophiles. Les gra- nulomes classiques ont 6t6 observ6s seulement chez 5 patients sur 36 (13,8 %).
Des 16sions microscopiques semblables n'ont pas 6t6 observ6es sur les biopsies provenant de patients atteints d'il6ite infectieuse, d'il6ite asp6ci- fique, de back wash ileitis, ou d'hyperplasie nodu- laire lymphoide.
L'6tude des r6cidives a 6t6 entreprise sur base endoscopique et histologique dans une s6rie de 114 patients trait6s pour maladie de Crohn par r6section chirurgicale curative de l'il6on terminal et de la portion proximale du c61on. Un diagnostic sp6cifique histologique fond6 sur des granulomes typiques ou des microgranulomes a 6t6 possible chez 19 sur 114 patients (16 %). 3 parmi ces patients avaient un il6on sus-anastomotique normal l'endoscopie. Chez 24 sur 114 patients ( 2 1 % ) , t o u s l e s pr616vements biopsiques de l'il6on pr6- anastomotique 6taient normaux. Chez les 71 patients restants, les biopsies ont montr6 diff6rents 6tats inflammatoires comparables h ceux d6crits au niveau de l'il6on terminal. La comparaison entre les donn6es histologiques et celles de l'endoscopie, a montr6 une corr61ation tr6s satisfaisante entre les r6sultats des deux techniques [7].
Les biopsies coliques ont conduit au diagnostic formel de maladie de Crohn chez 14 sur 59 patients (24 %) examin6s pour colite granuloma- teuse. Chez 8 patients, les biopsies coloscopiques ont fourni la seule preuve histologique de la mala- die, alors que chez 6 patients, le diagnostic avait 6t6 6galement fourni par les biopsies rectales clas- siques. Les biopsies pr61ev6es au niveau d'une muqueuse d'apparence normale ont montr6 un aspect histologique normal dans 36 6chantillons (56 %), alors que des signes d'inflammation chro- nique ou aigu6 ont 6t6 observ6s sur 27 6chantil- Ions (40 %). Les biopsies de zones muqueuses nodulaires ont montr6 g6n6ralement un aspect inflammatoire non sp6cifique. 10 parmi les biop- sies pr61ev6es au niveau de micro-ulc6rations ont montr6 des granulomes. Des granulomes s'obser- v6rent 6galement, bien que moins fr6quemment, sur des biopsies pr61ev6es sur la berge de larges ulc~res ou en muqueuse macroscopiquement nor- male.
En fonction de nos donn6es, obtenues par des biopsies endoscopiques de l'0esophage, de l'esto- mac, de l'il6on et du c61on, on peut tirer les conclusions suivantes :
- - l e s biopsies endoscopiques de la muqueuse peuvent procurer un diagnostic pr6cis en mettant en 6vidence la pr6sence de granulomes ;
- - les biopsies endoscopiques peuvent fournir la preuve d'une inflammation
1 9 0 V o l u m e 1 5 - N ~ 3 - 1 9 8 5 A c t a E n d o s c o p i c a
9 au niveau de zones norrnales h l'endoscopie, 9 des cas douteux du point de vue endoscopique et radiologique.
En proc6dant ainsi, les biopsies endoscopiques peuvent permettre une 6valuation meilleure de l'extension de la maladie.
- - De petites ulc6rations aphtoides ont un haut
rendement diagnostique en biopsie.
Un second site, bien que moins favorable, se situe au niveau des zones entourant les berges des larges ulc6rations.
- - L a biopsie de muqueuse endoscopiquement
normale est 6galement utile pour la d6tection de r6cidive post-op6ratoire de la maladie de Crohn.
Nous avons observ6 un taux de r6cidives de 77 % dans notre s6rie de 114 patients, et les 16sions 6taient d6jh pr6sentes peu de temps apr6s l'inter- vention.
Les biopsies de 16sions suppos6es pr6coces ou nouvelles, survenant apr6s ,, r6section curative ~ ne procurent pas seulement une information dia- gnostique mais p e r m e t t e n t une 6tude plus pr6cise au niveau ultra-structurel.
En utilisant le microscope 61ectronique, nous avons observ6 une expansion du r6ticulum endo- plasmique au niveau des cellules 6pith61iales pro- venant de 16sions il6ales pr6coces. Des lympho- cytes et parfois des 6osinophiles ont 6t6 observ6s en contact 6troit avec de telles cellules 6pith6- liales. Ces 16sions 6pith61iales sont comparables bien que pas compl6tement semblables, ~ celles d6crites par Dourmashkin et al. dans les zones de n6crose 6pith61iale diss6min6e objectiv6es par biopsies rectales. Le contact 6troit entre les lym- phocytes et les cellules 6pith61iales montrant cette expansion du r6ticulum endoplasmique, sugg6re une 6troite relation entre les deux ph6nomEnes.
Ceci constitue le deuxi~me th6me de cet article
[3].
H. L A V A L E U R D E S BIOPSIES E N D O S C O P I Q U E S D A N S L ' E T U D E
D E L A D E F E N S E M U Q U E U S E
L'int6grit6 de la muqueuse intestinale est nor- malement pr6serv6e grfice h l'association au niveau de l'intestin, de tissu lympho6pith61ial et de sys- t~mes de d6fense muqueuse non sp6cifique incluant la motilit6 et la secr6tion de substances bioactives [16, 20].
Diff6rentes alt6rations immunologiques ont 6t6 d6crites dans la maladie de Crohn mais aucune anomalie pathognomonique n'a 6t6 mise en 6vi- dence [19]. Les biopsies permettent une approche des r6actions immunologiques au niveau tissulaire.
Elles ont 6t6 6tudi6ees de fa~on extensive dans la maladie de Crohn localis6e ~i l'intestin gr61e et au c61on. Toutefois les 16sions 0esophagiennes n'ont jusqu'~ pr6sent pas fait l'objet d'6tudes de type
immunologique. C'est pourquoi nous avons 6tudi6 les sous-groupes lymphocytaires et la pr6sence de cellules porteuses d'antig~nes, deux composants du syst~me immunologique normal de l'oesophage intact. Nous avons compar6 les r6sultats obtenus sur l'cesophage normal avec les donn6es observ6es dans la localisation 0esophagienne de la maladie de Crohn et dans l'0esophagite par reflux. Ces 6tudes ont 6t6 r6alis6es sur tissus fraichement congel6s en utilisant des anticorps monoclonaux et sur des biopsies pr61ev6es en routine.
A ) L E S Y S T ' ~ M E I M M U N O L O G I Q U E D E L't~ESOPHAGE
Comme les autres parties du tractus digestif, l'cesophage normal contient des follicules lym- phoides isol6s. Ces follicules lymphoides peuvent 6tre :
- - e n contact 6troit avec les structures 6pith6- liales: les canaux excr6teurs des glandes sous- muqueuses cesophagiennes ;
- - ou rester libres dans la lamina propria et la
sous-muqueuse.
L'0esophage normal contient des lymphocytes intra-6pith61iaux et des lymphocytes de la lamina propria.
Les lymphocytes T sont pr6sents :
- - dans l'6pith61ium (principalement les lympho- cytes T OKT8 +, suppresseur/cellules cytotoxiques) ;
- - d a n s la lamina propria (principalement les
lymphocytes T OKTn +, auxiliaire/cellules induc- trices).
Les lymphocytes B sont pr6sents dans la lamina propria en tant que :
- - cellules solitaires,
- - dans les follicules lymphoides organis6s, - - comme plasmocytes mfirs contenant des im- munoglobulines.
L'~esophage normal contient des cellules dendri- tiques au niveau de l'6pith61ium, de la lamina propria et des follicules lymphoides. Ces cellules sont ATPase positives, contiennent des granules de Birbeck et pr6sentent une coloration de mem- brane positive pour O K T 6 et OKI a. Ce dernier anticorps monoclonal est susceptible de d6montrer la pr6sence d'antig~ne de type Ia 6galement appel6 H L A - D R ou antigEne de classe II. Cet antigone est un constituant auquel on attribue une grande importance dans la stimulation de la r6ac- tion leucocytaire mixte.
Les cellules dendritiques peuvent pour cette rai- son, 6tre consid6r6es comme semblables aux cel- lules de Langerhans pr6sentes au niveau de la peau et d'autres 6pith61iums squameux.
Le r61e principal de ces cellules est de capter et de traiter les antig~nes exog~nes et de les pr6sen- ter aux lymphocytes et aux macrophages du stroma d'une fa~on appropri6e du point de vue immunologique. De plus, les antig~nes de classe I
A c t a E n d o s c o p i c a V o l u m e 15 - N ~ 3 - 1985 191
du c o m p l e x e d'histocompatibilit6 principal, se r e t r o u v e n t au niveau des cellules 6pith61iales de l'0esophage.
L a lamina p r o p r i a de l'0esophage normal con- tient au niveau du stroma des papilles, des vais- seaux d o n t les caract6ristiques sont semblables celles des veinules postcapiilaires des ganglions lymphatiques.
Les vaisseaux 0esophagiens m o n t r e n t :
- -un e r6action de coloration positive p o u r O K I a et I g G au niveau de leurs cellules endoth6- liales ;
- - u n endoth61ium r6ticul6 lors de l'6tude en microscopie 61ectronique ;
-- une r6action de coloration positive p o u r le facteur V I I I ;
-- et ils sont A T P a s e positif.
T o u t e s ces d o n n 6 e s d 6 m o n t r e n t la pr6sence d ' u n syst~me i m m u n o l o g i q u e bien d6velopp6 au niveau de l'~esophage normal. Ce syst~me subit des alt6- rations tant dans l'eesophagite par reflux que dans l'0esophagite cons6cutive ~ la maladie de C r o h n .
Les anomalies morphologiques classiques d6crites dans l'0esophagite p a r reflux s o n t :
-- une a u g m e n t a t i o n de h a u t e u r des papilles du stroma ;
- - une hyperplasie de la zone basale ;
- - l a pr6sence de cellules p o l y m o r p h e s au niveau de la lamina propria et de l'6pith61ium [5, 10, 12, 211.
D e plus, nous d6sirons souligner :
- - l'0ed~me intercellulaire ou spongiose, condui- sant ~ une a u g m e n t a t i o n de l'espace intercellu- laire ;
- - des 16sions vasculaires telles que :
9 une a u g m e n t a t i o n du diam~tre transverse des vaisseaux,
9 une p6n6tration nette des vaisseaux dans l'6pi- th61ium [6],
9 une extravasation d'h6maties,
9 une p e r t e de facteur VIII dans les cellules b o r d a n t e s ,
9 un aplatissement du r e c o u v r e m e n t endothdlial.
- - l'histochimie r6v~le :
9 une a u g m e n t a t i o n dans l'6pithdlium, des lym- phocytes O K T 3 + , O K T s + , de type s u p p r e s s e u r /
cellules cytotoxiques,
9 une a u g m e n t a t i o n au niveau de l'6pith61ium, des cellules d e n d r i t i q u e s O K T 6 + , O K I A + .
Ces modifications p e u v e n t 6tre expliqu6es par le m6canisme suivant : l'eed~me intercellulaire et l'61argissement des espaces intercellulaires de l'6pi- th61ium ~esophagien p e u v e n t 6tre associ6s ~ une perm6abilit6 a u g m e n t 6 e . O n peut imaginer que les antig~nes e n d o l u m i n a u x p e u v e n t de ce fait diffuser plus ais6ment /t travers l'6pith61ium vers la lamina propria. Les cellules Ia porteuses d'antig~ne sont capables de fixer un antigone de telle fa~on qu'il
puisse ~tre r e c o n n u p a r les lymphocytes T. Soit dans la m u q u e u s e , soit apr~s migration dans les ganglions l y m p h a t i q u e s , elles p e u v e n t e n t r a i n e r une prolif6ration des cellules T auxiliaires et pro- curer une r6ponse i m m u n o l o g i q u e ad6quate.
Dans la maladie de C r o h n de l'0esophage, - - on ne t r o u v e a u c u n e hyperplasie de la zone basale ;
-- il n'y a pas d ' a u g m e n t a t i o n de h a u t e u r des papilles du s t r o m a ;
-- on n o t e p e u de 16sions vasculaires ;
-- il n'y a pas d ' a u g m e n t a t i o n des I E L ; - - les cellules d e n d r i t i q u e s sont plus nom- breuses ;
cellules OKT6 +, O K I A § au niveau de la z o n e jonc- tionnelle,
cellules OKT6 § O K I A - dans les couches les plus superficielles ;
-- des g r a n u l o m e s sont pr6sents dans la lamina propria.
Ils sont c o m p o s 6 s en leur centre d'histiocytes 6pith61ioides O K I A + associ6s A de rares lympho- cytes OKT4 § et de n o m b r e u x lymphocytes OKT8 +.
Les lymphocytes B sont presque absents de la partie centrale mais sont pr6sents h la p6riph6rie du granulome.
L'image m o r p h o l o g i q u e de l'0esophagite de la maladie de C r o h n est d o n c diff6rente de celle observ6e dans l'oesophagite p a r reflux. Dans la maladie de C r o h n , l'6pith61ium est n o r m a l du point de vue m o r p h o l o g i q u e , h l'exception d'ulc6- rations occasionnelles, et ceci est c o m p a r a b l e ~ ce qui s'observe au niveau d ' a u t r e s 16sions du tractus digestif cons6cutives ~t la maladie de C r o h n (except6 la mise e n 6vidence possible d'antig6ne de type I A au niveau du c61on). L a maladie de Crohn est caract6ris6e avant tout par des 16sions de la lamina p r o p r i a , p r o b a b l e m e n t cons6cutives une a u g m e n t a t i o n de perm6abilit6 de l'6pith61ium et une r6action i m m u n o l o g i q u e i m m a t u r e [11].
B ) SYST[~ME DE D E F E N S E MUQUEUSE NON-SPI~CIFIQUE
Les facteurs de d6fense m u q u e u s e non-sp6cifi- ques p e u v e n t 6tre i m p o r t a n t s en ce qu'ils p e u v e n t influencer la perm6abilit6 et les contacts avec la muqueuse. N o u s avons 6tudi6 le lysozyme et l'alpha-l-antitrypsine, d e u x composants du syst~me de d6fense m u q u e u s e non-sp6cifique.
L e lysozyme, o u m u r a m i d a s e est un e n z y m e cationique d 6 c o u v e r t par Sir A l e x a n d e r Fleming en 1922 et est capable :
- - de lyser certaines cellules bact6riennes o u de les t r a n s f o r m e r en f o r m e - L en alt6rant les muco- peptides de la p a r o i cellulaire ;
- - d ' a u g m e n t e r la r6sistance des cellules de r e c o u v r e m e n t de l'intestin p a r formation de com- plexes avec les glycoprot6ines du mucus, sp6ciale- ment celles riches en acide sialique [4, 2].
192 V o l u m e 15 - N ~ 3 - 1985 A c t a E n d o s c o p i c a
L ' a l p h a - l - a n t i t r y p s i n e est une glycoprot6ine, identifi6e c o m m e 6taRt le principal inhibiteur de la trypsine dans le plasma. On a d 6 m o n t r 6 ensuite qu'elle 6tait capable d ' i n t e r f 6 r e r avec plusieurs e n z y m e s prot6olytiques. Ses fonctions principales SORt :
-- une activit6 antiprot6ase, p r o t 6 g e a n t doric les tissus c o n t r e les e n z y m e s prot6olytiques lib6r6s ;
- - un r61e dans les m6canismes suivants : coa- gulation et fibrinolyse, r6ponses immunitaires, pro- lif6ration cellulaire.
Ces activit6s SORt influenc6es par la t e n e u r en acide sialique ainsi que l'ont d6montr6, les 6tudes in vitro et in vivo [1].
1. Distribution tissulaire du l y s o z y m e et de l'alpha-l-antitrypsine
Le lysozyme s'observe p r i n c i p a l e m e n t au niveau des cellules de P a n e t h , lesquelles le s6cr~tent. La distribution de ces cellules dans le tractus gastroin- testinal h u m a i n est bieR 6tablie. Le lysozyme s'observe en o u t r e darts les glandes sous- m u q u e u s e s oesophagiennes, au niveau du collet des glandes du fundus et des glandes pyloriques de l'estomac, ainsi que dans les glandes de Briinner, au niveau duod6nal. Nous avons d 6 m o n t r 6 la pr6- sence de lysozyme darts la m6taplasie pseudopylo- rique et dans les cellules inflammatoires, y compris les 6osinophiles [8]. C o m m e nous avons exclu, par nos 6tudes de contr61e, la possibilit6 d ' u n e r6ac- tion crois6e e n t r e alpha-l-antitrypsine et lysozyme, nous p o u v o n s conclure que l'alpha-l-antitrypsine est pr6sente au niveau du tractus gastrointestinal normal. U n e immunor6activit6 positive p o u r A A T a 6t6 observ6e au niveau des cellules 6pith61iales parmi lesquelles : les cellules des glandes pylori- ques, les cellules des glandes de Briinner duod6- nales, les cellules de P a n e t h au niveau des cryptes intestinales ; et o c c a s i o n n e l l e m e n t au niveau des cellules des cryptes intestinales. Les A A T sont 6galement pr6sentes darts les m o n o c y t e s de la lamina p r o p r i a et une z o n e lin6aire de coloration positive s'observe sur le versant luminal de la surface des ent6rocytes.
Darts la maladie de C r o h n , l'immunohistochi- mie, m o n t r e la pr6sence de lysozyme au niveau des cellules de P a n e t h , des cellules inflammatoires et des cellules de m6taplasie glandulaire pseudopy- lorique.
L ' i m m u n o r 6 a c t i v i t 6 A A T d e m e u r e n o n modifi6e dans la maladie de C r o h n . E n utilisant une colora- tion sp6ciale p o u r les sialomucines, nous avons trouv6 une r6duction de la distribution de celles-ci au niveau de l'intestin gr~le dans la maladie de Crohn.
2. Taux sdriques de l y s o z y m e et d'alpha-l-antitrypsine
Nous avons trouv6 une a u g m e n t a t i o n de l'acti- vit6 lysozomiale s6rique dans la maladie de Crohn.
Des r6sultats semblables ont 6t6 d6crits par plu-
sieurs autres auteurs. Des r6sultats c o m p a r a b l e s ont 6t6 o b t e n u s dans un g r o u p e contr61e de patients atteints de colite ulc6reuse. D e ce point de vue, nos observations c o n c o r d e n t avec celles de la litt6rature. Par cons6quent, le dosage du taux de lysozyme s6rique a une valeur limit6e dans le diagnostic diff6rentiel e n t r e maladie de C r o h n et c61ite ulc6reuse. A u cours de n o t r e 6tude, les taux m o y e n s des concentrations s6riques de lysozyme ont atteint p r o g r e s s i v e m e n t des valeurs croissantes en r a p p o r t avec les degr6s accrus d'activit6 de la maladie. Les concentrations d ' a l p h a - l - a n t i t r y p s i n e s6rique se c o m p o r t e n t de favoR semblable ~ celles des taux s6riques de lysozyme. U n accroissement existe, en relation avec l'activit6 et les localisations de la maladie. L e c h e v a u c h e m e n t avec les taux observ6s dans le g r o u p e de contr61e est n6anmoins consid6rable. P o u r cette raison, les concentrations s6riques ont une valeur limit6e dans la d6termina- tion de la s6v6rit6 et de l'extension de la maladie, ainsi que dans la surveillance t h 6 r a p e u t i q u e indivi- duelle des patients trait6s.
3. Taux de l y s o z y m e et d'alpha-l-antitrypsine dans la lumi~re intestinale, et taux de l y s o z y m e au niveau des tissus
C o n f o r m 6 m e n t ~ la litt6rature, une a u g m e n t a - tion des c o n c e n t r a t i o n s de lysozyme et d'alpha-1- antitrypsine a 6t6 observ6e dans la lumi6re intesti- hale des sujets atteints de maladie de C r o h n [14, 18]. Nous avons trouv6 un taux sup6rieur de lyso- zyme tissulaire au niveau de l'il6on n o r m a l par c o m p a r a i s o n au c61on normal. Nous avons 6gale- merit observ6 un accroissement de l'activit6 lysozo- miale tissulaire darts les zones de tissu atteint, plus p r o n o n c 6 au niveau de l'il6on terminal que du c61on.
4. Comparaison entre l y s o z y m e
et alpha-l-antitrypsine du p o i n t de vue fonctionnel L a distribution analogue et le c o m p o r t e m e n t du lysozyme et de l'alpha-l-antitrypsine sugg6rent une interaction possible e n t r e ces deux enzymes. O n a suppos6 taRt p o u r le lysozyme que p o u r l'alpha-1- antitrypsine, la possibilit6 d ' u n r61e dans le sys- t6me de d6fense locale de la m u q u e u s e intestinale.
L e lysozyme, c o m m e on l'a cit6 plus haut, a des propri6t6s bact6ricides. I1 est 6galement capable de r e n f o r c e r la c o u c h e de mucus c o u v r a n t la m u q u e u s e intestinale grfice a u n e interr6action avec les groupes acide sialique. Dans la maladie de C r o h n , une a u g m e n t a t i o n du lysozyme a 6t6 observ6e. C e t t e a u g m e n t a t i o n du lysozyme p o u r - rait r6sulter d ' u n e s6cr6tion accrue par les granulo- cytes, 6osinophiles, m o n o c y t e s , cellules de P a n e t h et cellules des glandes p s e u d o p y l o r i q u e s .
Plusieurs a r g u m e n t s m o r p h o l o g i q u e s plaident en faveur d ' u n e telle hypoth6se. Les 6osinophiles et les m o n o c y t e s SORt n o m b r e u x darts la maladie de C r o h n . L ' h y p e r p l a s i e des cellules de P a n e t h est bieR 6tablie et les glandes p s e u d o p y l o r i q u e s s ' o b s e r v e n t c o u r a m m e n t . N o u s avons trouv6 une activit6 lysozomiale tissulaire 61ev6e au niveau de
Acta Endoscopica Volume 15 - N ~ 3 - 1985 193
l'il6on dans la maladie de Crohn, ce qui est con- forme au fait que les cellules de Paneth s'obser- vent plus fr6quemment dans l'il6on terminal, expli- quant ainsi ~ ce niveau, la grande fr6quence des 16sions de la maladie de Crohn ainsi que de r6ci- dive de cette affection.
La r6duction des sialomucines associ6e h une augmentation de l'activit6 lysozomiale pourrait d'apr6s nos observations, entraSner un exc~s de lysozyme darts la muqueuse intestinale ou les tis- sus, et une diminution de r6sistance de la couche couvrante de mucus.
Le lysozyme est capable de catalyser l'hydrolyse de l'acide N-ac6tylneuraminique, l'un des acides sialiques. Par cette action, il est susceptible d'alt6- rer la structure de l'alpha-l-antitrypsine.
L'alpha-l-antitrypsine repr6sente un m6canisme protecteur contre les enzymes prot6olytiques.
Lorsque les groupes acide sialique sont extraits artificiellement de la mol6cule d'alpha-l-antitryp- sine, ils pr6sentent ~ l'61ectrophor~se, l'aspect caract6ristique de celui observ6 chez les patients pr6sentant un d6ficit s6v~re. Cet aspect est associ6 une activit6 renforc6e des lymphocytes T, des cellules pr6sentatrices des antig~nes et des neutro- philes. Une inter-r6action entre lysozyme et l'alpha-l-antitrypsine pourrait 6galement aboutir un d6s6quilibre du syst~me prot6ase-antiprot6ase.
Un tel d6s6quilibre pourrait conduire h une inflammation prolong6e et h des alt6rations tissu- laires. I1 pourrait ainsi expliquer l'accroissement de l'activit6 monocytaire d6crite dans la maladie de Crohn.
Le lysozyme est 6galement capable d'une inter- r6action avec les bact6ries pr6sentes dans la lumi~re intestinale. I1 peut induire la formation de formes-L et est capable de d6truire les cellules pari6tales. Des fragments de cellules pari6tales telles que des dipeptides muramyl, figurent parmi les agents capables d'induire la formation de gra- nulomes.
Les facteurs conduisant h u n renforcement de la s6cr6tion de lysozyme peuvent 6tre nombreux. La pr6sence de granulocytes 6osinophiles et de mono- cytes, l'hyperplasie des cellules de Paneth, et la m6taplasie des glandes pseudopyloriques indiquent une alt6ration structurelle de la muqueuse intesti- nale. Cette derni~re est probablement le principal facteur responsable de l'accroissement du lyso- zyme.
Le d6veloppement d'une r6action inflammatoire chronique, cons6quence de l'agression muqueuse, d6pend de la captation et de la clairance du mat6- riel retenu.
Quant ~ la clairance de ce mat6riel, il d6pend de sa nature et de la d6fense immunologique. A la fois la nature du mat6riel et de la d6fense immu- nologique peuvent 6tre directement ou indirecte- ment influenc6es par le lysozyme.
Cette hypoth~se est bas6e sur un certain nombre de sp6culations et divers autres facteurs importants doivent 6tre 6tudi6s afin de clarifier la multiplicit6 des facteurs jusqu'h pr6sent impliqu6s dans la maladie de Crohn.
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During the last 50 years Crohn's disease has become a common important clinical problem as illustrated by the rising incidence of the disease in various parts of the world [9, 17]. As Crohn's disease often afflicts young people shortly after puberty and lasts throughout life, it has important implications for individual patients and those invol- ved in their management. This has stimulated greatly the general interest in Crohn's disease. The present report is mainly devoted to two major aspects of Crohn's disease which are:
I. The diagnostic value o f endoscopic biopsies in Crohn' s disease.
H. The use of endoscopic biopsies for the study o f the mucosal defence system.
The latter will be illustrated by the study o f : a) the immunological system in the normal oeso- phagus and in oesophagitis ;
b) the behaviour o f lysozyme and alpha-l-anti- trypsin, two components o f the non specific muco- sal defence system in the normal gastrointestinal tract and in Crohn's disease.
I. T H E D I A G N O S T I C V A L U E O F E N D O S C O P I C B I O P S I E S
Until ten years ago the diagnosis of Crohn's disease was mainly based on clinical data, the pre- sence of more or less typical perianal, anal and rectal lesions and radiological manifestations.
Pathological confirmation o f the diagnosis was obtained when characteristic lesions were observed in rectal biopsies or biopsies from anal lesions and surgically resected specimens. The development o f flexible endoscopes has led to a marked increase in procedures involving visualization and biopsy of the upper and lower segments of the alimentary tract. The biopsies provided by flexible endoscopes are smaller and more superficial than surgical biop- sies, but often multiple and can be obtained at various stages o f the disease [ 1 0 , 2 2 , 2 4 ] .
We have studied endoscopic biopsies from diffe- rent areas o f the gastrointestinal tract in order to examine the contribution o f these biopsies for the diagnosis ; the evaluation o f the extent ; and the diagnosis o f recurrence. The biopsies were taken in the oesophagus, the stomach, the duodenum, the ileum and colon with a currently available biopsy
grasp forceps in normal appearing mucosa, and in the vicinity o f various lesions such as aphtoid ulcers, larger ulcers or a nodular mucosa. The specimens were routinely processed.
The biopsies were obtained in patients with Crohn's disease and in different control groups including herpetic oesophagitis, infectious ileitis and colitis. The diagnosis of Crohn's disease was based on classical clinical, radiological and endoscopic criteria. In patients with Crohn's disease o f the upper gastrointestinal tract, other histologically pro- ven intestinal localizations were always present.
28 biopsies from 9 patients with Crohn's disease presenting oesophageal lesions were available. The specimens contained epithelium, lamina propria and muscularis mucosae. The epithelium was eroded in 6 o f the 9 patients. Basal zone hyperplasia was not seen. Elongation o f the stromal papillae was obvious in 1 biopsy. The most striking feature was the presence of a lymphocytic infiltrate in the lamina propria, extending between the muscle fibers o f the muscularis mucosae. The distribution o f the infiltrate was patchy. Classical granulomas were f o u n d in the biopsies o f 7 o f the 9 patients. In 3 patients they were f o u n d in additional sections. In 1 patient isolated giant cells without associated epithe- lioid cells were found. In 1 patient no epithelioid granulomas were f o u n d but the biopsies contained an extensive lymphocytic infiltrate [13].
Similar microscopic lesions were not f o u n d in biopsies from patients with herpetic oesophagitis, in normal controls and in biopsies from patients with reflux oesophagitis.
491 biopsies f r o m 52 patients with Crohn's disease o f the stomach and duodenum were availa- ble. In 40 patients the lesion was considered to be intrinsic on the basis o f radiological and endoscopic findings. In 12 patients the lesions were most pro- bably due to contiguity. In the 40 patients with intrinsic disease the microscopical lesions were highly variable. The epithelium, the foveolae and the glandular parenchyma were either normal, or eroded, or atrophic. The inflammatory infiltrate was usually focal in distribution and discrete. It was composed o f polymorphs and lymphocytes with occasional lymphoid nodules. Classical granu- lomas were f o u n d in the biopsies of 26 o f the 40 patients (65 %) with intrinsic diesase [23].
Acta Endoscopica Volume 15 - N ~ 3 - 1985 195
Ileal biopsies were obtained during ileoscopy in 88 consecutive patients examined for an abnormal radiological picture o f the terminal ileum and abdo- minal complaints. The final diagnosis in these patients was based on clinical, endoscopic, radiolo- gical, bacteriological and serological data. In 36 patients the final diagnosis was Crohn's disease.
Microscopic examination of the biopsies obtained in these patients revealed : a disturbed villous archi- tecture, characterized by blunting, and fusion o f the villi ; well preserved enterocytes lining the villi, except in ulcerated areas ; increased mucus secre- tion ; pseudopyloric gland metaplasia ; oedema o f the lamina propria ; dilatation o f the lymph vessels and a focal inflammatory infiltrate, even penetrating the epithelium. The infiltrate was composed o f lym- phocytes and polymorphs, both eosinophils and neutrophils. Classical granulomas were f o u n d in only 5/36 patients (13,8 %).
Similar microscopic lesions were not f o u n d in biopsies f r o m patients with infectious ileitis, aspeci- fic ileitis, back wash ileitis or nodular lymphoid
hyperplasia.
A n endoscopical and histological study was also carried out in 114 patients treated by curative resec- tion o f the terminal ileum and part o f the colon for Crohn's disease, in order to study recurrence. A specific histological diagnosis based upon the pre- sence of typical granulomas or microgranulomas was possible in 19/114 patients (16 %). Three o f these patients had a normal neoterminal ileum at endoscopy. In 24/114 cases ( 2 1 % ) all biopsy spe- cimens obtained in the neoterminal ileum were nor- mal. In the remaining 71 patients the biopsies sho- wed various inflammatory changes comparable to those we described in the terminal ileum.
When the histologic lesions were compared with the endoscopic findings, it appeared that the results obtained by the two techniques correlated fairly well
[71.
Colonoscopic biopsies provided histologic p r o o f for the diagnosis o f Crohn's disease in 14/59 patients (24 %) examined for Crohn's colitis. In 8 patients the colonoscopic biopsies represented the sole histologic p r o o f o f the disease whilst in 6 patients they confirmed the diagnosis already obtai- ned with classical rectal biopsies.
Biopsies f r o m an endoscopically normal mucosa yielded a normal histologic picture in 36 specimens (56 %), whereas signs o f chronic or acute inflam- mation were f o u n d in 27 specimens (40 %). Biop- sies in a nodular mucosa generally showed non specific inflammatory lesions. Ten o f the biopsy specimens o f micro-ulcerations showed granulomas.
Granulomas were also found, although not so fre- quently in biopsies taken around the edge o f larger ulcers and in a macroscopically normal mucosa.
From our data, obtained with endoscopic biop- sies from the oesophagus, the stomach, the ileum and colon, it appears that :
-- endoscopic mucosal biopsies may allow a pre- cise diagnosis by showing the presence of granu- lomas ;
- - endoscopic biopsies may provide p r o o f for the presence of inflammation
9 in endoscopically normal areas
9 in endoscopically and radiologically doubtful cases.
By doing so, endoscopic biopsies allow a better evaluation o f the extent o f the disease.
-- Small aphtoid ulcers provide the best opportu- nity o f obtaining a diagnostic biopsy.
A second but less profitable area of choice for obtaining diagnostic biopsy specimens is the area around the edge o f larger ulcers.
- - Endoscopy with mucosal biopsy is also very valuable for the detection o f a postoperative recur- rence in Crohn's disease. We found an overall recurrence rate o f 77 % in our series o f 114 patients, and the lesions were already present early after the operation.
Biopsies o f these supposed early or new lesions, which develop after a ~ curative resection ~ do not only provide a diagnostic tool but allow a more precise study at the ultrastructural level.
Using transmission electron microscopy we f o u n d a dilated endoplasmic reticulum in epithelial cells o f early ileal lesions. Lymphocytes and sometimes eosinophils were seen in close contact with such epithelial cells. These epithelial lesions are compa- rable although not entirely similar to those descri- bed by Dourmashkin et al. as epithelial patchy necrosis in rectal biopsies. The close contact bet- ween lymphocytes and epithelial cells showing a dilated endoplasmic reticulum suggests a relations- hip between these two phenomena. This leads us to the second thema o f this article [3].
II. T H E V A L U E O F E N D O S C O P I C B I O P S I E S F O R T H E S T U D Y
O F T H E M U C O S A L D E F E N C E
The integrity o f the intestinal mucosa is normally preserved by the gut associated lymphoepithelial tissue and by non specific mucosal defence systems including motility and the secretion of bioactive substances [16, 20].
Various immunological alterations have been des- cribed in Crohn's disease but no consistent pattern has been f o u n d [19]. Biopsies allow an approach of the immunologic reactions at the tissular level.
These have been studied extensively for Crohn's disease o f the small intestine and the colon. The oesophageal lesions, however, were never studied.
Indeed, the oesophagus has been neglected as far as the study o f its immunologic system is concerned.
Therefore we studied the lymphocytic subsets and the presence o f antigen-presenting cells, two compo-
196 V o l u m e 1 5 - N ~ 3 - 1 9 8 5 A c t a E n d o s c o p i c a
nents of the normal immunologic system in the normal oesophagus. We compared the results of this study with the findings observed in Crohn's disease of the oesophagus and reflux oesophagitis.
These studies were performed on freshly frozen tissue using monoclonal antibodies and, on routi- nely processed biopsies.
A)
T H E IMMUNOLOGICAL SYSTEM IN THE OESOPHAGUSA s the remaining part of the GI tract, the normal oesophagus contains organized solitary lymph folli- cles.
These lymph follicles can either be :
- - in close contact with epithelial structures : the
excretory ducts o f the submucosal oesophageal glands or lie free ;
- - in the lamina propria and the submucosa.
The normal oesophagus contains intraepithelial lymphocytes and lamina propria lymphocytes.
T lymphocytes are present :
- - i n the epithelium (mainly OKTs+T lympho- cytes, suppressor/ cytotoxic cells) ;
- - in the lamina propria (mainly OKT4+T lym- phocytes, Helper~inducer cells).
B lymphocytes are present in the lamina propria
a s :
- - solitary cells ;
- - in the organized lymph follicles ;
--as mature plasma cells, containing immuno- globulins.
The normal oesophagus contains dendritic cells in the epithelium, in the lamina propria and in the lymph follicles. These cells are A TPase positive, contain Birbeck granules, and show a positive membranous staining for OKT6 and OKla. The latter monoclonal antibody is able to demonstrate the presence of the la like antigen, also called H L A - D R or class H antigen. This antigen is a constituent believed to be of great importance in stimulating the mixed leucocytic reaction.
The dendritic cells can therefore be considered to be similar to the Langerhans cells present in the skin and other squamous epithelia.
The central role of these cells is to take up and process exogenous antigen and present it to stromal lymphocytes or macrophages in an immunologically appropriate way. In addition class I antigens of the major histocompatibility complex are expressed on the epithelial cells of the oesophagus.
The lamina propria o f the normal oesophagus contains in the stromal papillae blood vessels with some o f the characteristic described in the postcapil- lary venules of the lymph nodes.
The oesophageal vessels s h o w :
- -a positive staining for OKIA, and IgG on their endothelial cells ;
- - h a v e a fenestrated endothelium when studied with T.E.M. ;
- - show a positive staining for factor VIII ; - - and are A TP-ase positive.
All these findings point towards the presence of a well developed immunologic system in the normal Oesophagus. This system undergoes alterations as well in reflux oesophagitis as in oesophagitis due to Crohn's disease.
The classically described morphological changes of reflux oesophagitis are :
- - an increase in height of the stromal papillae,
- - a basal zone hyperplasia ;
--the presence of polymorphs in the lamina propria and the epithelium
[5, 10, 12, 21].
In addition we would like to stress :
- - intercellular oedema or spongiosis, leading to
an increase of the intercellular space ; - - vascular lesions consisting of :
9 an increase o f the transverse diameter ;
9 pronounced ingrowth of vessels in the epithe- lium
[6];
9 extravasation of red blood cells ; 9 loss of factor VIII in the lining cells ; 9 flattening of the endothelial lining ;
- - immunohistochemistry reveals :
9 an increase of O K T S , OKT8 + lymphocytes of the suppressor/cytotoxic type in the epithelium ;
9 an increase of OKT6 +, OKIA § dendritic cells in the epithelium.
These changes may be explained by the following mechanism. Intercellular oedema and the widening of the intercellular spaces in the oesophageal epithe- lium can be associated with increased permeability.
One can speculate that luminal antigens may there- fore diffuse more easily through the epithelium towards the lamina propria. The Ia-bearing antigen presenting cells are capable of binding an antigen so that it may be recognized by T lymphocytes.
Either in the mucosa, or after having migrated to a lymph node they may trigger a helper cell to proli- ferate and provide an adequate immunologic res- ponse.
In Crohn's disease of the oesophagus :
- - no basal zone hyperplasia is found ;
- - no increase in height of the stromal papillae is
found ;
- - vascular lesions are hardly present ;
- - no increase of I E L is seen ;
- - an increase of dendritic cells is found ; OKT6 § OKIA + cells in the junctional zone, OKT6 +, O K I A - cells in the more superficial layers,
- - granulomas are present in the lamina propria.
They are composed of centrally located O K I A + epithelioid histiocytes, together with a f e w OKT4 §
Acta Endoscopica Volume 15 - N ~ 3 - 1985
197
and many OKTs § lymphocytes. B lymphocytes are almost absent from the central part but present in the periphery.
The morphologic picture o f oesophagitis due to Crohn's disease is therefore different from the pic- ture seen in reflux oesophagitis. In Crohn's disease the epithelium is morphologically normal, except for occasional ulcerations, and this is comparable to what has been f o u n d in other areas of the gastrointestinal tract involved by Crohn's disease (except for the possible expression o f the IA-like antigen in the colon). Crohn's disease is characteri- zed mainly by lesions in the lamina propria proba- bly due to an increased permeability o f the epithe- lium or an immature immunologic response [11].
B) T H E NON-SPECIFIC MUCOSAL DEFENCE SYSTEM
Non-specific mucosal defence factors may be important for this mechanism as they may influence permeability and mucosal contacts. We have studied lysozyme and alpha-l-antitrypsin, two components o f the non specific mucosal defence system.
Lysozyme, or muramidase is a cationic enzyme discovered by Sir Alexander Fleming in 1922 which is:
- - capable of lysing certain bacterial cells or con- verting them into L-form by attacking the muco- peptides of the cell walls ;
- - capable o f increasing the resistance of the cell coat of the gut by forming complexes with mucus glycoproteins, especially those rich in sialic acid [2,
4].
Alpha-l-antitrypsin is a glycoprotein, identified as being a major trypsin inhibitor in plasma. It was subsequently shown that it is capable o f interfering with a variety o f proteolytic enzymes. It's main functions are :
--antiprotease activity, thus protecting tissues against released proteolytic enzymes ;
- - it is also involved in coagulation and fibrino- lysis :
immune responses, cell proliferation.
Its activity is influenced by its content in sialic acids as is shown by in vitro and in vivo studies [11.
1. Tissular distribution of lysozyme and alpha-l-antitrypsin
Lysozyme is mainly f o u n d in and secreted by Paneth cells. The distribution o f these cells in the human gastrointestinal tract is well established.
L y s o z y m e is furthermore f o u n d in oesophageal submucosal glands, in the neck cells o f the fundic glands and in pyloric glands o f the stomach and in duodenal Briinner's glands. We have demonstrated the presence o f lysozyme in pseudopyloric gland metaplasia and in inflammatory cells including eosi- nophils [8]. As we excluded a possible cross reacti-
vity between alpha-l-antitrypstn and lysozyme with our control studies we can conclude that alpha-1- antitrypsin is present in the normal gastrointestinal tract. A positive immunoreactivity for A A T is f o u n d in epithelial cells including : pyloric gland cells ; cells o f the duodenal Briinner's glands ; Paneth cells in the intestinal crypts ; occasional columnar cells o f the intestinal crypts. A A T is also present in mononuclear cells o f the lamina propria and a positive linear staining is seen at the luminal border of the surface epithelial cells o f the intestine.
In Crohn's disease immunohistochemistry shows the presence o f lysozyme in Paneth cells, pseudopy- loric gland metaplasia and inflammatory cells.
The A A T immunoreactivity remains basically unaltered in Crohn's disease. Using a special lectin stain for sialomucins we f o u n d a reduction o f the sialomucin pattern in the small intestine in Crohn's disease.
2. Serum levels of lysozyme and alpha-l-antitrypsin
We f o u n d an increase o f serum lysozyme activity in CD. Similar results have been described by various other workers [15]. Comparable results were obtained in a control group o f patient with ulcerative colitis. In this respect, our findings are in agreement with those o f others. Consequently serum lysozyme determinations seem o f limited value for the differential diagnosis o f Crohn's disease and ulcerative colitis. In our study the mean serum lysozyme concentration reached progressively increasing levels with increasing degrees o f activity.
Alpha-l-antitrypsin serum concentrations behave in a similar way as lysozyme serum levels. There is an increase in relation with the activity and the locali- zation o f the disease. The overlap with the normal control values is however considerable. Therefore serum concentrations have limited value for the determination of the severity and extent o f the disease and for monitoring therapy in the individual patient.
3. Levels of lysozyme and alpha-l-antitrypsin in the gut lumen and of lysozyme in the tissue
A s reported in the literature an increase o f lyso- zyme and alpha-l-antitrypsin is f o u n d in the intesti- nal lumen in Crohn's disease [14, 18]. We have f o u n d a higher tissue lysozyme in the normal ileum as compared to the normal colon. We also f o u n d an increase in tissue lysozyme activity in diseased areas which was more pronounced in the ileum than in the colon.
4. Comparison of the function of lysozyme and alpha-l-antitrypsin
The analogous distribution and behaviour o f lysozyme and alpha-l-antitrypsin suggests an inte- raction between the two enzymes. For both lyso-
198 V o l u m e 1 5 - N ~ 3 - 1 9 8 5 A c t a E n d o s c o p i c a
zyme and alpha-l-antitrypsin an active role in the local defence system o f the intestinal mucosa has been postulated.
A s already mentioned, lysozyme has bactericidal properties. It is also capable o f increasing the strength of the mucus layer covering the intestinal mucosa through an interaction with sialic acid groups.
In Crohn's disease an increase of lysozyme is found.
The increase o f lysozyme in Crohn's disease could be the result o f a enhanced secretion by granulocytes, eosinophils, monocytes, Paneth cells and pseudopyloric glands.
Several morphologic arguments are in favour o f such a hypothesis. Eosinophils and monocytes are numerous in Crohn's disease. Paneth cell hyperpla- sia is well established and pseudopyloric glands are common. We have f o u n d a high tissue lysozyme activity in the ileum in Crohn's disease which is in agreement with the fact that Paneth cells are most commonly f o u n d in the terminal ileum and may explain the high incidence o f Crohn's lesions and recurrent disease in this area.
A decrease o f sialomucins togethe.r with an increased lysozyme activity as demonstrated by our findings would results in an excess o f lysozyme in the gut lumen or tissue and a decreased strength o f the mucus coat.
Lysozy, me is able to catalyse the hydrolysis o f N- acetylneuraminic acid, one of the sialic acids. By doing so it could damage alpha-l-antitrypsin.
Alpha-l-antitrypsin represents a protective mecha- nism against proteolytic enzymes. When the sialic acid groups are removed artificially from the alpha- 1-antitrypsin molecule, it takes the pattern usually f o u n d in severely deficient patients when studied by
special electrophoresis. This pattern is associated with an enhanced activation o f T lymphocytes, anti- gen presenting cells and neutrophils. A n interaction o f lysozyme with alpha-l-antitrypsin would also result in an imbalance o f the protease-antiprotease system. Such an imbalance would lead to a prolon- ged inflammation and tissue damage. It could also explain the increased monocytic activity described in Crohn's disease.
Lysozyme is also capable o f an interaction with bacteria present in the gut lumen. It may induce the formation o f L-forms and it is capable of des- troying the cell walls. Cell wall fragments such as muramyl dipeptide are k n o w n as agents able to induce granuloma formation.
The factors leading to an enhanced lysozyme secretion may be various.
The presence o f granulocytes, eosinophils and monocytes, of Paneth cell hyperplasia and of pseu- dopyloric gland metaplasia points towards intestinal mucosal injury.
Intestinal mucosal injury is probably the most common factor responsible for an increase o f lyso- zyme.
The development o f a chronic inflammatory reac- tion subsequently to an injury depends upon the uptake and the clearance o f retained material.
A n d the clearance o f this material will depend upon the nature o f the material and the immunolo- gical defence. Both the nature o f the material and the immunological defence may be directly or indi- rectly influenced by lysozyme.
This hypothesis is based on a lot o f speculations and several other important factors remain to be studied in order to clarify the multitude o f facts already known for Crohn's disease.
Acta Endoscopica Volume 15 - N ~ 3 - 1985 199
