До недавнего времени вопрос о том, что эндопротезы провоцируют неблагоприятные для исхода операции явления, не был в числе обсуждаемых. Однако в последнее время в литературе все чаще стали появляться сведения о том, что имплантация сетчатых протезов запускает каскад сложных гистопатологических процессов, являющихся ответной реакцией организма на внедрение инородного тела [2, 3, 5]. И после оптимизма первого опыта применения синтетических материалов наступило время серьезного изучения механизмов взаимодействия имплантатов с тканями организма и характера регенераторного процесса, с одной стороны, и изучение «судьбы» (включая кинетику биодеструкции и динамику прочностных свойств) имплантируемого материала – с другой. Одним из возможных путей улучшения непосредственных результатов протезирующей пластики передней стенки живота является создание максимально благоприятных условий для быстрого «вживления» синтетических протезов. С этой целью используют физические, химические и физико-химические методы модифицирования, направленные на изменение физико-химических свойств поверхности. Особый интерес представляют методы модифицирования, которые позволяют изменять физико-химические, структурные и функциональные свойства поверхности, не влияя на объемные характеристики изделия, такие как прочность, эластичность, электро-физические параметры [1, 4, 6]. Интересным с этой точки зрения и перспективным нам представляется наноразмерное алмазоподобное углеродное покрытие, разработанное в научно-исследовательской лаборатории «Проблем разработки и внедрения ионно-плазменных технологий» ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет».
Цель исследования – изучить системную и локальную воспалительную реакцию при протезирующей пластике передней брюшной стенки с использованием сетчатых имплантов с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием у больных с вентральными грыжами.
Материалы и методы исследований
Клинические наблюдения проводились на базе хирургического отделения № 1 Белгородской областной клинической больницы Святителя Иоасафа. Под постоянным наблюдением находились 127 больных с вентральными грыжами. В основную группу вошли 75 больных, которым эндопротезирование выполнялось с помощью разработанных сетчатых эндопротезов с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием. В контрольную группу вошли 52 больных, которым при пластике передней брюшной стенки применялся полипропиленовый эндопротез «Эсфил легкий». Все исследуемые пациенты оперированы по способу ненатяжной пластики с расположением протеза «inlay». Всем больным был проведен стандартный объем исследований, включающий общие анализы крови и мочи, биохимические анализы крови, электрокардиографию, УЗИ органов брюшной полости, консультации смежных специалистов.
Во время операции выполнялось дренирование области протезирования трубчатыми силиконовыми дренажами. После удаления дренажей выполняли УЗ-мониторинг области послеоперационной раны, при обнаружении паратрансплантатных скоплений жидкости проводили пункции. В послеоперационном периоде учитывали температуру тела, лейкоцитоз; объем и характер жидкостных скоплений (сером). В периферической крови, а также в раневой жидкости, полученной из дренажа или при пункции, определяли концентрации цитокинов TNFα, IL 1β, 2, 6, 8, 10 и IL 1 RA на 1-е, 3-и и 7-е сутки после имплантации.
Результаты исследований и их обсуждение
Первоначально мы оценили температурную реакцию в послеоперационном периоде у больных после эндопротезирования передней брюшной стенки в контрольной и основной группах. Повышенная температура тела регистрировалась в контрольной группе в течение 5,8 ± 1,7 и 3,8 ± 1,2 суток – в основной. Достоверных отличий в продолжительности температурной реакции в исследуемых группах выявлено не было. У больных обеих исследуемых групп к 10-м суткам послеоперационного периода температура тела приходила в норму. При этом в обеих исследуемых группах уровень лейкоцитов на 1-е сутки послеоперационного периода оставался пределах нормы. В основной группе повышенный уровень лейкоцитов наблюдался 2,8 ± 0,9 суток с максимальным значением показателей на 7-е сутки. Тогда как у больных контрольной группы повышенный уровень лейкоцитов наблюдался в течение 5,9 ± 1,5 суток с максимальным значением на 3-и сутки послеоперационного периода. К 10-м суткам послеоперационного периода уровень лейкоцитов достигал нормальных значений в обеих исследуемых группах.
Далее мы провели анализ цитокинового профиля в периферической крови больных на различных сроках послеоперационного периода. У больных контрольной группы в послеоперационном периоде выявлен достоверный рост концентрации провоспалительного цитокина IL 6 более чем в два раза, а также рост концентрации противовоспалительного цитокина IL 1 RA уже на 1-е сутки. Кроме того, отмечалось снижение уровня противовоспалительного цитокина IL 10. Остальные показатели цитокинового профиля достоверно не изменялись. Следует отметить, что на 3-и и 7-е сутки уровень IL 6 продолжал расти, достигнув максимального значения на 7-е сутки послеоперационного периода. Уровень противовоспалительного интерлейкина IL 1 RA, достигнув максимальных значений на 3-и сутки послеоперационного периода, к 7-м суткам снижался, так и не достигнув первоначальных значений, полученных до проведения оперативного вмешательства. К 3-им суткам наблюдалось выраженное снижение уровня IL 10 более чем в два раза. Также к этому сроку происходил значительный рост концентрации провоспалительных интерлейкинов IL 1 β и IL 2 по сравнению с показателями, полученными до и на 1-е сутки после оперативного вмешательства. Остальные показатели цитокинового профиля достоверно не изменялись (табл. 1).
У больных основной группы на 1-е сутки послеоперационного периода отмечается достоверный рост концентрации противовоспалительного цитокина IL 10, а также снижение концентрации провоспалительных цитокинов IL 8 и IL 2 при неизменном уровне других параметров цитокинового профиля. К 3-м суткам отмечали рост противовоспалительной активности IL 1 RA, уровень которого достигал максимальных значений на 7-е сутки послеоперационного периода. К этому сроку также отмечалось незначительное повышение уровня провоспалительного IL 8, что было достоверно по отношению к предыдущим параметрам. Также отмечали снижение уровня провоспалительного IL 6, которое достигало минимальных значений на 7-е сутки послеоперационного периода. Концентрация же провоспалительных цитокинов TNFα и IL 1β за все время послеоперационного периода значительно не изменялась (табл. 2).
Таким образом, сравнительный анализ цитокинового профиля в периферической крови больных исследуемых групп в послеоперационном периоде выявил достаточно однотипные изменения концентрации провоспалительного цитокина TNFα. В остальном динамика про- и противовоспалительных цитокинов в крови больных исследуемых групп была различной. Это характеризовалось достоверно более низким выбросом провоспалительных IL 8 и IL 2 и более высокой концентрацией противовоспалительных цитокинов IL 10 и IL 1 RA в крови пациентов основной группы.
Таблица 1
Динамика концентрации цитокинов (пкг/мл) в периферической крови больных при пластике дефектов передней брюшной стенки эндопротезом «Эсфил легкий» (контрольная группа)
|
Цитокин |
До операции |
1-е сутки |
3-и сутки |
7-е сутки |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
TNFα |
8,78 ± 0,6 |
8,28 ± 0,8 |
7,2 ± 1,1 |
7,01 ± 1,1 |
|
IL 1 β |
6,34 ± 0,92 |
8,1 ± 1,12 |
12,01 ± 1,6*1,2 |
14,4 ± 2,3*1,2 |
|
IL 2 |
78,2 ± 4,64 |
82,2 ± 4,1 |
101,75 ± 6,8*1,2 |
96,4 ± 2,1*1,2 |
|
IL 6 |
7,1 ± 2,9 |
19,2 ± 2,9*1 |
23,41 ± 3,7*1 |
30,1 ± 6,64*1,2 |
|
IL 8 |
154,64 ± 26,6 |
168,7 ± 20,3 |
178,2 ± 16,8 |
210,87 ± 52,4 |
|
IL 10 |
6,9 ± 1,84 |
3,2 ± 1,1*1 |
1,31 ± 0,23*1,2 |
1,1 ± 0,67*1,2 |
|
IL 1 RA |
1893,2 ± 278,9 |
2560,1 ± 116,2*1 |
3220 ± 120,6*1,2 |
2860,3 ± 90,2*1,3 |
Примечание. * – достоверность различий средних величин в группах, р ≤ 0,05.
Таблица 2
Динамика концентрации цитокинов (пкг/мл) в периферической крови при пластике дефектов передней брюшной стенки эндопротезом с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием (основная группа)
|
Цитокин |
До операции |
1-е сутки |
3-и сутки |
7-е сутки |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
TNFα |
8,06 ± 0,8 |
8,26 ± 0,45 |
7,56 ± 0,55 |
8,35 ± 0,69 |
|
IL 1 β |
6,04 ± 0,7 |
7,83 ± 7,40 |
7,61 ± 0,47 |
7,48 ± 0,24 |
|
IL 2 |
78,2 ± 5,47 |
59,67 ± 5,59*1 |
54,20 ± 8,35*1 |
58,79 ± 8,62*1 |
|
IL 6 |
8,0 ± 3,4 |
7,76 ± 1,34 |
6,36 ± 1,76 |
4,97 ± 1,80*1 |
|
IL 8 |
50,3 ± 4,1 |
25,64 ± 1,86*1 |
31,78 ± 5,51*1 |
49,12 ± 7,01*2,3 |
|
IL 10 |
21,4 ± 8,1 |
34,81 ± 1,83*1 |
31,19 ± 4,94 |
31,31 ± 4,26 |
|
IL 1 RA |
1300,8 ± 160,5 |
1578,69 ± 154 |
1700,89 ± 217,34 |
2448,23 ± 314,39*1,2,3 |
Примечание. * – достоверность различий средних величин в группах, р ≤ 0,05.
Далее мы провели оценку экссудативной реакции у больных исследуемых групп. Для этого первоначально мы провели оценку суточной продукции отделяемого по дренажам. При сравнительной оценке количества отделяемого по дренажам из подкожно-жировой клетчатки у больных в послеоперационном периоде нами установлены выраженные отличия, которые заключались в достоверно более обильной экссудации на всех сроках наблюдения у больных контрольной группы. При этом средний срок продукции раневой жидкости, и, соответственно, «функционирования» дренажной системы, составил 5,01 ± 0,9 суток. Дренажи были удалены на 5,57 ± 0,9 сутки послеоперационного периода. В основной группе средний срок функционирования дренажей составил 3,14 ± 0,2 суток, дренажи же были удалены на 3,46 ± 0,4 сутки после операции (р < 0,05). После удаления дренажей при активном УЗ-мониторинге отграниченные жидкостные парапротезные образования (серомы) выявлены у 18 больных (34,6 %) в контрольной группе, у 9 (12 %) – в основной. При этом в контрольной группе для полной санации сером потребовалось выполнить 3,1 ± 0,8 пункций под УЗ-контролем, в основной группе этот показатель составил 1,55 ± 0,2 (р ≤ 0,05).
Далее мы провели исследование локального цитокинового статуса в раневой жидкости у больных исследуемых групп. Сравнительный анализ цитокинового профиля в раневом экссудате на 1-е сутки после операции показал, что для обеих групп характерны достаточно высокие концентрации как про-, так и противовоспалительных цитокинов. При этом IL 2 и IL 6 в основной группе демонстрируют достоверно более низкие показатели, чем в контрольной. В то время как уровень противовоспалительного IL 1 RA на 1-е сутки послеоперационного периода в основной группе значительно выше, чем в контрольной (табл. 3, 4).
Таблица 3
Динамика концентрации цитокинов (пкг/мл) в раневой жидкости при пластике дефектов передней брюшной стенки эндопротезом «Эсфил легкий» (контрольная группа)
|
Цитокины |
1-е сутки |
3-и сутки |
7-е сутки |
|
1 |
2 |
3 |
|
|
TNFα |
20,1 ± 2,8 |
19,8 ± 3,2 |
23,6 ± 4,8 |
|
IL 1 β |
260,8 ± 29,2 |
240,6 ± 40,6 |
180,2 ± 30,6*1 |
|
IL 2 |
92,68 ± 9,39 |
96,5 ± 10,1 |
86,2 ± 7,3 |
|
IL 6 |
1200,3 ± 48,1 |
1464,1 ± 108,1*1 |
1960,3 ± 160,4*1,2 |
|
IL 8 |
674,2 ± 90,2 |
704 ± 88,6 |
690,2 ± 90,6 |
|
IL 10 |
61,12 ± 11,6 |
60,2 ± 11,8 |
51,4 ± 16,5 |
|
IL 1 RA |
2200,3 ± 210,4 |
1080 ± 101,43*1 |
700,6 ± 86,2*1,2 |
Примечание. * – достоверность различий средних величин в группах, р ≤ 0,05.
Таблица 4
Динамика концентрации цитокинов (пкг/мл) в раневой жидкости при пластике дефектов передней брюшной стенки эндопротезом с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием (основная группа)
|
Цитокины |
1-е сутки |
3-и сутки |
7-е сутки |
|
1 |
2 |
3 |
|
|
TNFα |
23,0 ± 3,13 |
22,61 ± 5,14 |
25,55 ± 3,82 |
|
IL 1β |
220,75 ± 25,0 |
130,39 ± 23,09*1 |
109,21 ± 21,51*1 |
|
IL 2 |
43,27 ± 6,7 |
36,75 ± 7,73 |
40,15 ± 5,56 |
|
IL 6 |
926,34 ± 25,48 |
924,06 ± 66,582 |
924,18 ± 57,16 |
|
IL 8 |
570,01 ± 59,89 |
474,32 ± 112,23 |
430,16 ± 61,54*1 |
|
IL 10 |
52,92 ± 8,49 |
68,56 ± 15,89 |
79,55 ± 17,93 |
|
IL 1 RA |
3982,51 ± 129,09 |
3690,32 ± 264,06 |
4146,86 ± 359,30 |
Примечание. * – достоверность различий средних величин в группах, р ≤ 0,05.
В дальнейшем различия в динамике цитокинового профиля исследуемых групп становились еще более выраженными. Это характеризовалось прогрессивным достоверным снижением концентраций провоспалительных цитокинов IL 1β и IL 8 у больных основной группы при относительной стабильности их уровней в контрольной группе на протяжении всего срока наблюдения. Концентрация же провоспалительного цитокина IL 6, наоборот, в контрольной группе прогрессивно возрастала и достигала максимальных значений к 7-м суткам, тогда как в основной группе она оставалась практически неизменной на всех сроках наблюдения. При анализе динамики противоспалительных цитокинов IL 10 и IL 1 RA в исследуемых группах выявлены следующие закономерности. При относительной стабильности концентрации IL 10 в раневом экссудате больных контрольной группы на всех сроках исследования, в основной группе происходило незначительное повышение его уровня. Концентрация IL 1 RA в раневой жидкости больных в основной группе уже на первые сутки достоверно превышала его концентрацию у больных контрольной группы. Уже на 3-и сутки наблюдения у больных контрольной группы происходило его резкое достоверное снижение как по сравнению с показателями предыдущего срока внутри группы, так и по сравнению с показателями больных основной группы. У больных же основной группы уровень противовоспалительного IL 1 RA на 7-е сутки послеоперационного периода достигал максимальных значений. Сравнительный анализ цитокинового профиля раневой жидкости у больных исследуемых групп после эндопротезирования передней брюшной стенки выявил достаточно серьезные различия, которые характеризовались более низким уровнем провоспалительных цитокинов IL 2 и IL 6 и более высоким уровнем противовоспалительного цитокина IL 1 RA в основной группе по сравнению с контрольной. Результаты исследований позволяют сделать вывод о том, что имплантация сетчатых протезов с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием у больных с вентральными грыжами позволяет значительно снизить выраженность воспалительной реакции в зоне операции.
Заключение
Таким образом, нами впервые созданы синтетические эндопротезы для пластики дефектов передней брюшной стенки с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием (Патент РФ № 98906) и проведены исследования локальной и системной воспалительной реакции при их использовании для протезирования передней брюшной стенки. Результаты исследований свидетельствуют, что синтетические эндопротезы с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием позволяют улучшить непосредственные результаты лечения больных с послеоперационными вентральными грыжами.
Рецензенты:Олейник Н.В., д.м.н., профессор, кафедра хирургических болезней ФПМО Медицинского института, ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», г. Белгород;
Афанасьев Ю.И., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой внутренних болезней № 1 Медицинского института, ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», г. Белгород.
Работа поступила в редакцию 18.02.2014.