Проблема энтеральных повреждений остается одной из актуальных в современной медицине. Наиболее частой причиной энтеральных повреждений является острый перитонит, при котором кишечник в силу своего анатомического расположения в числе первых вовлекается в патологический процесс и запускает механизм системного поражения [3, 4, 8, 9]. При синдроме энтеральной недостаточности, формирующейся в рамках острой хирургической патологии, происходит нарушение всех функций пищеварительного тракта, а кишечник становится основным источником интоксикации и развития полиорганной недостаточ- ности [6, 7, 8].
По данным последних исследований, в основе патогенеза расстройств морфофункционального состояния кишечника рассматриваются мембранодеструктивные процессы, обусловленные нарушениями липидного метаболизма. Несмотря на повышенный интерес исследователей к данному виду обмена, молекулярные механизмы нарушений липидного метаболизма, а также роль других патогенетических механизмов в прогрессировании энтеральных повреждений остаются до конца не изученными, что, вероятно, и обусловливает недостаточную эффективность терапии данного патологического состояния [1, 2, 5, 6, 11]. В связи с чем целью работы явилось установление особенностей патогенетических основ энтеральной недостаточности при остром перитоните.
Материалы и методы исследования
В основу работы положены экспериментальные исследования на взрослых беспородных половозрелых собаках (n = 15) обоего пола массой от 8,72 до 14,31 кг. Животным моделировали острый перитонит по способу профессора А.П. Власова (1991). Собакам под внутривенным тиопентал-натриевым наркозом (0,04 мг/кг массы тела) в брюшную полость шприцем вводили 20 % каловую взвесь из расчета 0,5 мл/кг массы тела. Через сутки выполняли срединную лапаротомию, оценивали выраженность патологических изменений в брюшной полости, проводили санацию брюшной полости, шов раны. В контрольные сроки (1-е, 2-е, 3-и и 5-е сутки) послеоперационного наблюдения производили релапаротомию, забор венозной крови из брыжеечных и нижней полой вен, биопсию серозно-мышечного и слизистого слоя тонкой кишки. Каждому животному выполняли не более одной релапаротомии. Животных из эксперимента выводили введением летальной дозы тиопентал-натрия.
В послеоперационном периоде животным проводили антибактериальную и инфузионную терапию: внутримышечные инъекции 2 раза в сутки раствора гентамицина из расчета 0,8 мг/кг массы тела; внутривенно 1 раз в сутки 5 % раствор глюкозы и 0,89 % раствор хлорида натрия из расчета 50 мл/кг.
Для получения исходных данных (условная норма) были изучены вышеперечисленные показатели у 10 здоровых животных.
Выраженность эндогенной интоксикации (ЭИ) оценивали по следующим показателям: содержание молекул средней массы (МСМ) определяли спектрофотометрическим методом на спектрофотометре СФ-46 при длинах волн 254 и 280 нм (Пикуза О.И., Шакирова Л.З., 1994); общую и эффективную концентрацию альбумина (ОКА и ЭКА) в сыворотке крови - флуоресцентным методом на специализированном анализаторе АКЛ-01 «Зонд»; резерв связывания альбумина (РСА) определяли по формуле РСА = ЭКА/ОКА; индекс токсичности (ИТ) плазмы - по формуле ИТ = ОКА/ЭКА - 1 (Грызунов Ю.А., Добрецов Г.Е., 1994). Уровень токсических продуктов оценивали в плазме крови общего кровотока и в портальной системе (брыжеечного кровотока). Содержание пирувата исследовали при проведении реакции с 2,4-динитрофенилгидразином (Кушманова О.Д., Ивченко Г.М., 1983), лактата - по реакции с параоксидифенилом (Меньшиков В.В., 1987). Липиды из тканей кишечника экстрагировали хлороформметаноловой смесью (Хиггинс Дж.А., 1990), фракционировали их методом тонкослойной хроматографии: полярные фосфолипиды разделяли на пластинах фирмы «Merk» на стеклянной основе, нейтральные липиды - на силикагелевых пластинах для обращеннофазной тонкослойной хроматографии (Хиггинс Дж.А., 1990; Vaskovsky V.E. et al., 1975). Молекулярный анализ липидов проводили на денситометре Model GS-670 (BIO-RAD, США) с соответствующим программным обеспечением (Phosphor Analyst/PS Sowtware). Показатели интенсивности ПОЛ: диеновые и триеновые конъюгаты (ДК и ТК) определяли спектрофотометрическим методом при длине волны 232-233 и 275 нм (Ганстон Ф.Д., 1986); малоновый диальдегид (МДА) - спектрофотометрическим методом в реакции с тиобарбитуровой кислотой (Sigma), активность каталазы определяли спектрофотометрическим методом с помощью молибдата аммония (Королюк М.А., 1988); активность супероксиддисмутазы (СОД) оценивали в реакции с нитросиним тетразолием (Гуревич В.С. и др., 1990).
Полученные цифровые данные обрабатывали методом вариационной статистики с использованием критерия Стьюдента.
Работа проведена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.
Результаты исследования и их обсуждение
Исследования показали, что модель острого экспериментального перитонита была вполне адекватна для решения цели и задач работы. У экспериментальных животных выявлен существенный рост концентрации гидрофильных и гидрофобных токсинов в плазме крови на уровне общего кровотока, что свидетельствовало о формировании синдрома ЭИ. Так, в общем кровотоке показатели среднемолекулярных пептидов (λ = 254 нм и λ = 280 нм) возрастали соответственно на 70,94-132,31 и 48,59-111,45 % (р < 0,05) по сравнению с нормой. Также регистрировалось снижение ЭКА и РСА на 43,26-52,78 и 37,87-56,79 % (р < 0,05) соответственно относительно первоначальных показателей, одновременно с повышением индекса токсичности плазмы на 220,49-456,84 % (р < 0,05) (рис. 1).
Рис. 1. Показатели эндогенной интоксикации в системном кровотоке при остром перитоните (значения нормы приняты за 100 %, * - достоверность отличий по сравнению с исходными значениями)
По сравнению с системным кровотоком в локальном кровотоке исследуемые показатели претерпевали более значительные изменения: уровень молекул средней массы (λ = 254 и λ = 280 нм) возрастал соответственно на 70,99-132,31 и 48,60-111,47 % (р < 0,05) по отношению к исходным данным. ЭКА и РСА сравнимо с нормой были снижены на 47,46-60,22 и 42,23-59,18 % (р < 0,05), также фиксировалось увеличение ИТ плазмы на 251,59-545,47 (р < 0,05). Вышеприведенные данные демонстрируют развитие энтеральной недостаточности при остром перитоните.
Известно, что ЭИ, неизбежно возникающая при остром перитоните, играет значимую роль в патогенезе заболевания, а также во многом определяет его тяжесть и прогноз [3]. Насыщение организма эндотоксинами, происходящее в результате развития синдрома энтеральной недостаточности, и сопутствующая ему транслокация микроорганизмов из просвета кишечника в брюшную полость в настоящее время оцениваются как основные индукторы формирования абдоминального сепсиса, синдрома системного воспалительного ответа, полиорганной и полисистемной недостаточности при остром перитоните [9], что согласуется с результатами, полученными в ходе исследования.
Ряд исследований свидетельствует, что происходящее при остром перитоните изменение липидного спектра формируется за счет повышения активности процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) [1]. Наиболее значимым патогенетическим аспектом энтеральной недостаточности является увеличение интенсивности, а также дисбаланс липопероксидации и системы собственной антиоксидантной защиты.
Дефицит кислорода и энергетических субстратов способствует накоплению недоокисленных метаболитов, ацидозу и интенсификации свободнорадикального окисления, что в дальнейшем разрушает липидный бислой клеток различных органов и тканей, в том числе кишечника [6].
Исследования обнаружили существенное увеличение активности процессов ПОЛ при остром перитоните. Отмечался рост концентрации ДК, ТК и МДА относительно нормы в серозно-мышечном слое тонкой кишки на 85,80-133,39; 169,27-200,03 и 85,24-180,92 % (p < 0,05) соответственно. В слизистом слое тонкой кишки также регистрировалось увеличение содержания ДК, ТК и МДА сравнительно с первоначальными показателями соответственно на 68,20-77,29; 78,53-85,77 и 37,93-71,05 % (p < 0,05).
Вместе с тем отмечалось ингибирование ферментативной способности СОД и каталазы в серозно-мышечном слое на 54,49-67,36 и 52,11-76,37 % (p < 0,05), в слизистой оболочке тонкой кишки снижение составило 32,56-57,69 % (p < 0,05) и 27,84-66,28 % (p < 0,05) соответственно.
Доказанным является факт модификации липидного спектра клеточных структур кишечника при синдроме энтеральной недостаточности. Изменение метаболизма липидов в тканях кишечника является патоморфологическим компонентом острого перитонита, что может содействовать прогрессированию нарушения функции органов, расстройству перистальтики кишечника и увеличивать насыщение организма кишечными эндотоксинами [1].
В результате проведенных исследований обнаружена модификация липидного спектра биомембран как в серозно-мышечном, так и в слизистом слоях тонкой кишки, причем изменения липидного состава были различными (рис. 2).
Рис. 2. Динамика липидного спектра серозно-мышечного слоя (I) и слизистой оболочки (II) тонкой кишки при остром экспериментальном перитоните (значения нормы приняты за 100 %,
* - достоверность отличий по сравнению с исходными значениями)
Так, в серозно-мышечном слое на начальных этапах эксперимента отмечалось уменьшение доли суммарных фосфолипидов на 27,98 % (р < 0,05), эфиров холестерола - на 16,90 % (р < 0,05), параллельно с увеличением холестерола (ХС) на 26,15 % (р < 0,05), триацилглицеролов (ТАГ) - на 29,93-75,38 % (р < 0,05), свободных жирных кислот (СЖК) - на 28,97 % (р < 0,05).
В начале заболевания в серозно-мышечном слое кишечника установлено увеличение фракции лизофосфолипидов на 351,26 % (р < 0,05). В дальнейшем наблюдались более выраженные изменения и других фракций. Регистрировалось увеличение доли фосфатидилэтаноламина на 440,08 % (р < 0,05), фосфатидилинозита - на 69,59 % (р < 0,05), фосфатидилсерина - на 50,18 % (р < 0,05), снижение фракции фосфатидилхолина на 68,32 % (р < 0,05), сфингомиелина - на 80,07 % (р < 0,05) относительно нормы.
В слизистой оболочке на первых этапах динамического наблюдения отмечалось снижение фракции суммарных фосфолипидов на 34,61 % (р < 0,05), эфиров холестерола - на 19,33 % (р < 0,05), синхронно с ростом удельного веса ХС на 31,31 % (р < 0,05), ТАГ - на 39,47 % (р < 0,05),
СЖК - на 34,85 % (р < 0,05).
Состав фосфолипидов слизистой оболочки также претерпевал изменения. На начальном этапе периода наблюдения установлено увеличение относительно нормы доли лизофосфолипидов на 370,69 % (р < 0,05). В конце эксперимента регистрировалось увеличение содержания фосфатидилэтаноламина на 360,07 % (р < 0,05), фосфатидилинозита - на 75,19 % (р < 0,05), фосфатидилсерина - на 59,47 % (р < 0,05), снижение фракции фосфатидилхолина на 72,38 % (р < 0,05), сфингомиелина - на 89,75 % (р < 0,05).
Формирующаяся при остром перитоните гипоксия тканей приводит к прогрессированию ацидоза, накоплению лактата и ингибированию аденозинтрифосфата [10]. Происходящая при заболевании централизация кровообращения делает зону спланхнического бассейна наиболее уязвимой, проявляясь клинически синдромом энтеральной недостаточности. В экспериментальной группе животных выявлено увеличение уровня молочной и пировиноградной кислот в серозно-мышечном слое тонкой кишки на 24,95-226,47 и 6,79-165,58 % (p < 0,05) соответственно и рост показателей в слизистой оболочке на 64,52-250,48 и 52,95-211,79 % (p < 0,05) соответственно.
Также регистрировалось повышение коэффициента гипоксии: на третьи сутки достигавшее максимума увеличение относительно нормы на 26,34 % (p < 0,05) в серозно-мышечном слое и 31,08 % (p < 0,05) - в слизистом слое стенки тонкой кишки. Следует отметить большую выраженность гипоксии в начале заболевания в тканевых структурах слизистой оболочки (рис. 3).
Рис. 3. Лабораторно-диагностические показатели гипоксии серозно-мышечного слоя (I) и слизистой оболочки (II) тонкой кишки при остром экспериментальном перитоните (значения нормы приняты за 100 %, * - достоверность отличий по сравнению с исходными значениями)
Таким образом, результаты экспериментальных исследований показали, что в патогенезе развития энтеральной недостаточности при перитоните определяющую роль играют мембранодестабилизирующие явления, которые в большей степени (особенно в начале заболевания) выражены в слизистой, и в меньшей степени - в серозно-мышечной оболочке. В развитии мембранодестабилизирующих явлений в клеточных структурах кишечной стенки при остром перитоните важную роль играют гипоксия и ПОЛ. Причем в начале заболевания в слизистой оболочке превалируют явления гипоксии, в серозно-мышечной оболочке - процессы ПОЛ. В динамике заболевания в исследованных тканевых объектах до 2-х суток отмечается пропорциональное повышение активности указанных патогенных агентов, а затем вплоть до конца периода наблюдения - их снижение, с преобладанием темпа снижения явлений гипоксии в слизистой оболочке.
Важным аспектом проведенного исследования являются полученные данные, констатирующие развитие модификаций качественного и количественного состава липидов тканевых структур кишечника, детерминирующими проявлениями которых явились снижение содержания суммарных фосфолипидов и накопление детергентных форм липидов, обладающих хаотропным действием (свободных жирных кислот и лизофосфолипидов).
Выводы
-
Развитие при остром перитоните энтеральной недостаточности сопряжено с мембранодестабилизирующими явлениями в тканях кишечника, характеризующимися изменением состава основных мембранообразующих фракций липидов и увеличением уровня липидов, обладающих хаотропным действием (свободных жирных кислот и лизофосфолипидов).
-
В формировании мембранодестабилизирующих явлений в тканях кишечника при остром перитоните важную роль играют гипоксия и процессы перекисного окисления липидов.
-
В начале заболевания наибольшие метаболические нарушения возникают в слизистой оболочке, по мере прогрессирования заболевания - и в серозно-мышечном слое кишечника.
Рецензенты:
-
Смолькина А.В., д.м.н., профессор кафедры госпитальной хирургии медицинского факультета им. Т.З. Биктимирова ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет», г. Ульяновск.
-
Рубцов О.Ю. , д.м.н., профессор кафедры факультетской хирургии ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва», г. Саранск.
Работа поступила в редакцию 14.02.2012.