New insights into the pathogenesis of adenomyosis: Is the dislocation of the endometrial fragments into the myometrium evident in adenomyosis uteri?

Abstract

Introduction Adenomyosis (AM) is a prevalent disease among women in the reproductive-age. It is histopathologically defined by the ectopic presence of endometrial tissue deep in the underlying myometrium. Although the disease pathogenesis is so far unclear, a translocation of fragments of the basal endometrium into the myometrium, through micro-dehiscences in the inner myometrium, is the most widely accepted theory. These micro-dehiscences are caused by a uterine hyperperistalsis. The latter induces a tissue micro-trauma at the endometrial myometrial junctional zone (EMJZ) in AM-uteri. In our study, possible microscopic and ultra-microscopic evidence of micro- trauma and corresponding tissue-translocation in the EMJZ was investigated.

Materials and methods Uterine wall biopsies were collected from clinically and histopathologically diagnosed AM (n=18) and non-AM (n=14) patients, to study any structural difference in favour of a micro-trauma at EMJZ. The biopsies were examined with Transmission Electron Microscopy (TEM), Van Gieson stain (for extra cellular collagen fibres) and immune-labelled for markers of: myofibroblasts (ASMA, collagen I), mature smooth muscle (desmin), Transforming Growth Factor beta receptor 1 (TGFβR1), TGFβR2, TGFβR3, cell-cell contact (E-cadherin) and hematopoietic cells (CD45, CD68).

Results The EMJZ in AM-uteri showed both microscopic as well as ultra-microscopic changes as following: (1) A disarray of the smooth muscle fibres in the inner myometrium of AM-uteri was evident, compared to the parallel arrangement in non-AM uteri. (2) A disruption of the smooth interface between the endometrium and myometrium in AM was clearly seen, but lacked in non-AM. Nevertheless, neither cell disruption nor translocation of fragments of the basal endometrial glands into the stroma in AM-uteri was seen. (3) Interestingly, uterine pale cells were described in the basal endometrial glands in both AM and non-AM-uteri. However, only in the AM group were these cells migrating into the stroma, through ultra-microruptures of the glandular basement membrane at different locations. (4) As a consequence of tissue trauma, both ASMA-immunolabeled stromal cells in the endometrium as well as collagen I immunolabeling in the inner myometrium were significantly higher in AM uteri than in non-AM uteri.

Conclusion The different morphological changes at the EMJZ support the theory of occurrence of a micro-trauma in AM-uteri being part of the pathogenesis of the disease. However, there is no evidence of a translocation of the basal endometrium in AM uteri. Moreover, the migrating uterine pale cells in AM-uteri demand an in-depth in-vitro characterization to elucidate if they are involved in the disease pathogenesis.

Einleitung Die Adenomyoseis Erkrankung betrifft häufig Frauen im gebärfähigem Alter. Mikroskopisch zeichnet lässt sich die Erkrankung durch das Vorkommen von ektopen endometrialen Drüsen und Stromazellen tief im Myometrium aus. Obwohl die Pathogenese der Adenomyose bis heute nicht geklärt wurde, ist wohl von einer Translokation von Fragmenten des basalen Endometriums durch Mikro-Dehiszenz im inneren Myometrium auszugehen. Als ursächlich wird eine mögliche uterine Hyperperistaltik diskutiert. Die Mikro-Dehiszenzen werden mikroskopisch im Bereich der Übergangzone zwischen dem basalen Endometrium und dem inneren Myometrium verortet. In der vorliegenden Studie wurden betroffene und nicht betroffenen uterine Gewebe, mikroskopisch und ultramikroskopisch, auf Mikro-Traumata und Translokationen des basalen Endometriums hin untersucht und immunhistochemisch charakterisiert.

Methodik Zweiunddreißig Patientinnen wurden in die Studie eingeschlossen, davon waren 18 klinisch und histopathologisch von AM betroffen, 14 wiesen klinisch und histopathologisch keine AM auf. Die uterinen Proben wurden mittels Transmissions-Elektronenmikroskopie charakterisiert. Weiterhin wurden folgende Nachweise Immunhistochemisch angefertigt: van Gieson-Färbung (extrazelluläre Kollagenfaserfärbung), Myofibroblasten (ASMA, Kollagen I), glatte Muskulatur (Desmin), Transforming Growth Factor Beta Rezeptor 1, 2 und 3 (TGFβR1, R2 und R3), Zellkontakte (ECadherin) und Immunzellen (CD45, CD68).

Ergebnisse Sowohl mikroskopisch als auch ultra-mikroskopisch zeigten sich mehrere Veränderungen in den AM-Uteri: 1. Es zeigte sich eine unkoordinierte Anordnung der glatten Muskelfasern im inneren Myometrium der AM-Kohorte. Die Anordnung der myometrialen glatten Muskelzellen der Kontrollgruppe war hingegen in paralleler Orientierung zu den basalen endometrialen Drüsen. 2. Der Übergang Endometrium/Myometrium in AM-Uteri war äußert unregelmäßig, hingegen glatt in den Kontrollproben. Es ließ sich allerdings keine Dislokation einzelner Zellen darstellen, diese blieben immer im Verband, auch waren die Zell-Zellkontakte nicht gestört. 3. Die sogenannten Pale-Zellen in den basalen endometrialen Drüsen konnte sowohl in AM-Uteri als auch in der Kontrollgruppe nachgewiesen werden. In AM-Uteri stellte sich eine Migration der Pale Zellen ins Stroma dar, die an mehreren Stellen eine Ultra-Mikroruptur der basalen Membran in endometrialen Drüsen verursachten. 4. Als Mikrotraumatisierungsfolge, zeigten sich sowohl die ASMA-Expression im basalen Endometrium als auch die Kollagen-Expression im inneren Myometrium in der AM-Gruppe signifikant gegenüber den Kontrollproben erhöht.

Schlussfolgerung Mehrere morphologisch-histologische Veränderungen bestärken die Theorie, dass es in der Endo-Myometrialen Übergangszone zu einer Mikrotraumatisierung kommt, die möglicherweise ursächlich an der Pathogenese der Adenomyosis uteri zu sein scheint. Dabei bleibt aber der Zellverbund intakt. Hingegen scheint der Nachweis von migrierenden Pale Zellen insbesondere in Patientinnen mit Adenomyosis uteri die These zu stärken, dass Gründerzellen mit an der Pathogenese der Adenomyosis beteiligt sein könnten. Um diese Hypothese zu bestätigen bedarf es jedoch weiterer in vivo und vitro Charakterisierung der Pale Zellen.