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摘要

目的:胶原是细胞外基质中含量最丰富的大分子，自然存在于皮肤细胞外基质中。假设胶原代谢可能是痔疮病因的一个重要因素，我们分析了III和IV级痔疮患者与非痔疮患者相比，海绵体直肌中胶原形成的质量。

方法:采用病例对照设计，本研究比较了71例痔疮患者和20例无痔疮疾病的对照组。从2017年1月至2017年12月，对所有计划接受手术治疗的III°或IV°痔疮患者进行了连续评估。胶原I/III比值作为胶原形成质量的参数，并使用交叉极化光谱计算。

结果:与对照组相比，病例组I型胶原显著降低约一半(5.98±0.10 vs 6.31±0.14;p < 0.001)。I型胶原/III型胶原比值变化很大，但痔病患者明显低于对照组(1,31±0,43 vs 2,31±1,07;p < 0.001)。I/III型胶原蛋白比例测量的百分比误差低至33%(中位数)。年龄、性别与胶原纤维无相关性。重复测量的分析具有很好的重现性，Pearson相关系数为0.968。

结论:痔疮患者的胶原代谢明显紊乱。痔病的病理生理过程似乎与此有关。目前还不清楚痔疮组织中胶原形成的变化是由外源性因素还是遗传原因造成的。

介绍

症状性痔疮的病因仍然是广泛未知的。Stelzner将其描述为直肠粘膜中一种复杂的动静脉连接复合物，由无横断肌、弹性纤维和结缔组织[2]交织而成。这种“直海绵体”是尿禁机制的重要组成部分，特别是对于液体大便和气体[2]。虽然痔病在正常人群中的患病率在4.4% ~ 86%之间[3,4]，但病因尚不清楚。一些作者将此归咎于便秘和异常排便习惯等外源性因素。肛门区域最大静息压力的增加是最一致证实的生理异常。这导致了一种假说，即痔疮是由内肛门[5]括约肌高度收缩引起的海绵体直肌体增生。另一方面，流行病学数据和组织病理学发现支持结缔组织稳定性降低是有症状的痔疮[6]发生率的假设。

胶原蛋白是细胞外基质中的大部分大分子，自然存在于皮肤细胞外基质中。因此，人类胶原蛋白基因的突变可引起不同结缔组织疾病和大分子皮肤结构[7]的紊乱。例如，IV型Ehlers-Danlos (EDS IV型)综合征是一种以血管剥离或破裂为特征的胶原病，患者皮肤薄而透明，[8]易瘀伤。诊断通常基于临床发现，并通过COL3A1[9]致病突变的鉴定得到证实。此外，对EDS iv型患者培养成纤维细胞的生化研究表明，结构异常会干扰III型前胶原的合成，并导致细胞内滞留和分泌减少[10]。在这种情况下，皮肤切片的特异性胶原网络染色可以成为临床诊断[11]的快速方法。尽管胶原至少有14种不同的类型，但I型和III型是结缔组织疾病患者的两种主要类型，如憩室病[12,13]。I型胶原由刚性原纤维组成，是机体中最主要的胶原类型[14,15]。III型胶原较薄，一般认为不成熟、脆弱[15,16]。I型和III型胶原蛋白的典型比例是4比1[17]。 For example, in hernia formation and aortic dissection collagen defects with a higher rate of elastic type III collagen, have been found [18,19]. In several studies it is described that collagen crosslinking is also increased in diverticulosis caused by proliferation of type III collagen. This collagen crosslinking increases with age, causing the tissue to become more rigid, resulting in the characteristic diverticular outpouching with increased intraluminal pressure [13,15].

针对痔疮的病因，有研究表明肌肉和弹性成分的解体可能导致血管填充物[20]的远端移位。Lierse的解剖研究表明扩张的痔血管和周围的肌纤维位于胶原纤维和弹性纤维[21]的晶格内。这一基质的降解过程，特别是蛋白弹性蛋白在衰老过程中的降解过程，被认为是痔病[21]发生的一个决定性途径。痔组织中的弹性纤维与胶原纤维相连。弹性纤维负责弹性;胶原纤维负责拉伸强度[6,21]。假设胶原代谢可能是痔疮病因的一个重要因素，我们分析了III和IV级痔疮患者与非痔疮患者相比，海绵体直肌中胶原形成的质量。

方法

病人:采用病例对照设计，本研究将患有痔疮的患者与没有痔疮疾病的对照组进行比较。从2017年1月至2017年12月，对所有计划接受手术治疗的III°或IV°痔疮患者进行了连续评估。所有病例均接受了Milligan-Morgan痔切除术。这些患者的标本被收集并固定在10%福尔马林中，并立即被石蜡包埋以供以后分析。作为对照组，我们选取了21例因恶性肿瘤切除直肠的患者。无论是现在还是过去，他们都没有患过痔疮。对照组的标本也被采集，在程序结束后用10%福尔马林固定，并立即被石蜡包埋。所有标本均取自同一解剖区域。所有患者均表示知情同意，即标本可以使用。

I型/III型胶原蛋白比例:使用交叉偏振显微镜，通过I/III型胶原比率分析胶原的质量。将标本切成5微米的切片，并在苦味酸溶液（0.1%天狼星红F溶液）中染色1小时_3.然后在0.01 N HCL中洗涤2分钟。脱水。然后将切片清理干净并装入合成树脂中。较厚的I型胶原纤维染色为红橙色，而较薄的III型胶原纤维呈淡绿色。对于每个样品，用数码相机(Olympus C-3030, Hamburg, Germany)捕捉界面内的10个区域(400x, area 50 x 50µm)。使用数字图像分析软件(image - pro Plus, media Cybernetics, Silver Spring, Maryland, USA)获得胶原I/III比率。

为了验证测量的再现性，随机选择10个样品进行第二次测量。在不知道初始测量结果的情况下，通过在另一片样品上重复相同的分析方法进行第二次测量。

统计分析:两组比较人口统计学变量和胶原蛋白测量。由于胶原蛋白浓度遵循高度偏态分布，计算值的基数-10对数以满足参数统计检验的假设。连续数据采用Student’s t检验，组间比例比较采用Fisher’s exact检验。P小于0.05的值被认为是显著的。此外，还研究了人口统计学变量对胶原蛋白结果的潜在影响。由于肥胖与I/III型胶原比率明显相关，因此对肥胖和非肥胖患者进行分层分析。

通过计算I/III型胶原蛋白比例的第一次和第二次测量的差异来量化胶原蛋白测量的重现性。测量误差的百分比是用绝对差除以第一个测量值得到的。此外，还计算了皮尔逊相关系数。

结果

有71例病例和20例对照组，每组的性别分布基本均匀。平均而言，痔疮患者比对照组患者年轻14岁(表1)。因此，一些共病在病例中比在对照组中较少流行。尽管对照组有恶性肿瘤，但两组之间的身体质量指数(BMI)没有显著差异。

表1。病例和对照组的人口学特征和合并症。数据是带有标准偏差的平均值，除非或计数和百分比。3例患者身高、体重资料缺失。

	病例(n = 71)	控制（n=20）	P价值
在岁	52.0 (9.4)	65.8 (12.4)	< 0.001
男性的性别	38 (54%)	9 (45%)	0.61
身高多少厘米	171.7 (11.3)	170.7 (7.5)	0．65
体重公斤	84.3 (21.8)	77.3 (19.1)	0．20
体重指数(BMI)，单位为kg/m2	28.4 (6.1)	26.3 (5.5)	0.18
糖尿病	1 (1%)	6 (30%)	< 0.001
吸烟	0	5 (25%)	< 0.001
Hypothyreodism	9 (13%)	2 (10%)	> 0.99

I/III型胶原蛋白比例测量的百分比误差低至33%(中位数)。对重复测量结果进行分析，结果重现性良好，Pearson相关系数为0.968。

I型胶原在组低约半控制相比(表2)。I / III型胶原比例高度可变,但明显降低患者的痔的疾病比控制(图1)。胶原蛋白三世也略高的情况下比在控制,但只有在对数据进行对数转换后才能看到显著性，因为少数对照患者的值非常高。

表2。组间胶原蛋白结果比较。

	病例(n = 71)	控制（n=20）	P值(t测试)
胶原蛋白我	985,737 ±239,985 (范围595,484至1,604,827)	2136504±669870 (1,077,271至3,518,352)	-
日志我胶原蛋白	98±0,10	6日,31日±0,14	< 0001
胶原蛋白3	69397±56700 (5,524至204,333)	75853±124619 (范围148至399,245)	-
日志胶原三世	4, 68±0,41	4, 00±1,03	0009年
胶原I/III比值	32±32 (范围4至173)	1992 ±5101 (范围3至21835)	-
LOG Collagen I与LOG Collagen III的比值	1, 31±0,43岁	2,31 ±1,07	< 0001

图1所示。病例与对照组I/III型胶原蛋白比值比较

在潜在修改变量的分析中(表3)，年龄和性别与胶原纤维没有关系。然而，与不肥胖的患者相比，肥胖患者的I/III型胶原蛋白比例明显更高。因此，对肥胖和非肥胖患者进行了重复分析。在两个亚组中，主要发现都可以得到证实(表4)。痔疮患者I型胶原较少，III型胶原较多，I型/III型胶原比例较低。

表3。分析病例组内潜在的混杂变量。

	子群1	子群2	P值(t测试)
年龄	≥50年(n= 40)	<50岁(n= 31)
日志我胶原蛋白	6.00±0.10	6.00±0.11	0.28
日志胶原三世	4.68±0.42	4.68±0.39	0.99
LOG Collagen I与LOG Collagen III的比值	1.32±0.43	1.30±0.44	0.79
性别	男性(n = 38)	女性(n = 33)	-
日志我胶原蛋白	5.98±0.10	5.98±0.11	0.99
日志胶原三世	4.64±0.41	4.72±0.41	0．43
LOG Collagen I与LOG Collagen III的比值	1.34±0.43	1.26±0.44	0.46
身体质量指数	≥30公斤/米2(n = 18)	< 30公斤/米2(n = 50)
日志我胶原蛋白	5.99±0.09	5.98±0.11	0.91
日志胶原三世	4.43±0.40	4.75±0.37	0.003
LOG Collagen I与LOG Collagen III的比值	1.56±0.42	1.24±0.40	０．００５

表4。按体重指数细分组后各组间胶原蛋白结果比较。

	病例(n = 71)	控制（n=20）	P值(t测试)
非肥胖亚组(BMI <30 kg/m2）	n = 50	n = 15
日志我胶原蛋白	5.98±0.11	6.31±0.15	< 0.001
日志胶原三世	4.75±0.37	4.12±1.00	0.03
LOG Collagen I与LOG Collagen III的比值	1.24±0.40	2.19±1.03	0.003
肥胖亚组(BMI≥30 kg/m2）	n = 18	n = 5
日志我胶原蛋白	5.99±0.09	6.30±0.14	< 0.001
日志胶原三世	4.43±0.40	3.65±1.17	0.023
LOG Collagen I与LOG Collagen III的比值	1.56±0.42	2.65±1.23	0.004

讨论

在与组织结构完整性相关的疾病过程中，I型胶原与III型胶原的比例已经被研究[18,22 -25]。有研究表明，胶原蛋白比值的降低在腹股沟疝复发和主动脉夹层发生中起作用[19,24]。Shaun等人评估了憩室炎患者与对照组的胶原含量和I/III型胶原比率。他们想要找出在年轻患者中较低的I型到III型胶原蛋白含量是否会使这些患者更容易发展为憩室炎[15]。他们证明，年轻患者憩室炎与较低的I/III型胶原比例无关。对他们来说，老年患者结肠中胶原蛋白比例的降低似乎与III型胶原沉积[15]的增加有关。胶原是细胞外基质中最丰富的大分子，自然存在于皮肤细胞外基质[11]中。人类胶原蛋白基因的突变会引起许多结缔组织疾病，并能扰乱大分子皮肤结构，如埃勒斯-丹洛斯综合征[15]。我们的数据清楚地显示，扩大痔患者的痔疮组织中I型胶原与III型胶原的比例降低，从而表明血管周围组织和锚定结缔组织系统的机械稳定性降低。这与Willis et al.[6]和Nasseri et al.[26]的研究结果是一致的:关于痔疮疾病的病理生理学过程仍不清楚，我们无法在不同年龄组中证明任何显著差异。 Although hemorrhoidal disease has been associated with older age in the general population perhaps due to genetic or hereditary factors patients with hemorrhoidal disease have a tendency for more rapid tissue degradation.

在分析我们数据中的潜在修改变量(表3)时，性别与胶原纤维没有关系。然而，与不肥胖的患者相比，肥胖患者的I/III型胶原蛋白比例明显更高。因此，对肥胖和非肥胖患者进行了重复分析，结果是相同的。国际文献中没有关于肥胖或体重对痔疮发生的影响的评价数据。在我们的亚组分析中，非肥胖病例(BMI<30)与对照组相比，I/III胶原蛋白的比值显著降低，肥胖病例(BMI≥30)与对照组相比，I/III胶原蛋白的比值显著降低。说明肥胖在痔疮病的病理生理中是一个自变量。我们的胶原代谢可能在痔疮病因中发挥作用的假设，与Stelzner的痔疮发展假说一致:生理老化过程(弹性蛋白降解)结合胶原成分抗拉强度的降低，导致弹性丧失。这可能导致流出道梗阻和血管扩张的动静脉肾小球的压力增加。导致血管填充物的胶原附着破坏，导致海绵体直体下降到齿状线[6]以下。流行病学资料显示，疝气和泌尿生殖系统[6]脱垂可能与个别结缔组织异常有关。

我们可以得出结论，在我们的研究中，我们发现与对照组相比，患有痔疮疾病的患者的痔疮组织中的胶原比值I/III显著降低。讨论结果的背景国际文学和考虑,结缔组织必须被视为一个高度动态和复杂系统永久细胞营业额和细胞外基质的重塑,痔的疾病的病理生理过程应该与这个。

然而，痔疮组织中胶原形成的变化是由外源性因素还是遗传因素引起的，目前尚不清楚。胶原代谢及社会文化因素对痔疮病病理生理的影响有待进一步研究。

遵守道德标准

通讯作者Mike Ralf Langenbach宣称他没有利益冲突。合著者Roman lisvets宣称他没有利益冲突。合著者David Varga-Szabo宣称他没有利益冲突。合著者Lars Boenicke宣称他没有利益冲突。

研究中的所有程序都符合机构和国家研究委员会的道德标准，并符合1964年《赫尔辛基宣言》及其后来的修正案。

同意

所有参与研究的个体均获得知情同意。

的利益冲突

所有作者均无需披露利益冲突。

确认

Mike Ralf Langenbach(学习概念和设计;采集的数据;数据分析和解释;草拟稿件)

Roman Lisovets（数据采集；数据分析和解释；手稿起草）

David Varga-Szabo(对重要知识内容的手稿的批判性修订;统计分析)

Lars Bönicke(对重要知识内容的手稿的重要修订;统计分析)

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