Автореферат и диссертация по медицине (14.01.17) на тему:Особенности течения перитонита в условиях моделирования эффектов микрогравитации

На правах рукописи

АСТАХОВ ДМИТРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ ПЕРИТОНИТА В УСЛОВИЯХ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭФФЕКТОВ МИКРОГРАВИТАЦИИ (экспериментальное исследование)

14.01.17 - хирургия, 14.03.08 - авиационная, космическая и морская медицина

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва - 2013

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Министерства здравоохранения Российской Федерации в лаборатории минимально инвазивной хирургии отдела клинической медицины НИМСИ.

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой хирургии ФПДО ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Минздрава России Панченков Дмитрий Николаевич,

кандидат медицинских наук, зам. директора НИИ космической медицины ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий» ФМБА России Баранов Михаил Викторович.

Официальные оппоненты:

МОРУКОВ Борис Владимирович, доктор медицинских наук, профессор, Летчик-космонавт РФ, член-корреспондент РАМН, заместитель директора по научной работе Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем Российской академии наук»;

БОГДАНОВ Дмитрий Юрьевич, доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры эндоскопической хирургии ФПДО ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Минздрава России.

Ведущее учреждение ГБОУ ВПО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России.

диссертационного совета Д 208.041.02 при ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России по адресу: 127473, г. Москва, ул. Делегатская, д. 20/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного медико-стоматологического университета им. А.И. Евдокимова (127206, г. Москва, ул. Вучетича. д. 10а).

Автореферат разослан_2013 года

Защита состоится

Ученый секретарь диссертационного совета,

к.м.н. Данилевская Олеся Васильевна

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

БИБЛИОТЕКА

2013 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Изучение особенностей течения заболеваний человека при моделировании эффектов невесомости обусловлено практической потребностью выработки подходов в оказания медицинской помощи при возникновении у космонавтов острых хирургических заболеваний и критических состояний в условиях космического полета. Случаи возникновения у членов экипажей космических кораблей функциональных расстройств или заболеваний, при которых применялись лечебно-профилактические мероприятия, подтверждают такую возможность (Крупина Т.Н. с соавт., 1970; Берри Ч., 1975; Стажад-зе Л.Л. с соавт., 1979; Газенко О.Г. с соавт., 1990; Гончаров И.Б. с соавт., 2001; Гончаров И.Б., Ковачевич И.В., 2002).

Приоритетное значение эта проблема приобретает в настоящее время, с началом работ по созданию системы медицинского обеспечения перспективных космических программ по освоению Луны и Марса. В связи с этим сформулирован новый подход к лечению заболеваний и повреждений во время космического полета, который предусматривает обеспечение максимального уровня медицинской помощи на борту и соответственно снижение степени риска прерывания полета в результате возникновения медицинского события (Егоров А.Д., Баррат М.Р., 2001).

К наиболее значимым проблемам, решение которых должен решить комплекс медико-биологического обеспечения жизнедеятельности экипажа, относятся медицинский мониторинг состояния здоровья космонавтов, диагностика и возможность оказания медицинской помощи, в том числе экстренной, при развитии наиболее вероятных или жизнеугрожающих патологических состояний. (Григорьев А.И. с соавт., 2003). В своём обзоре наиболее вероятных в условиях автономного пребывания медицинских ситуаций Campbell M.R., основываясь на обобщении и анализе данных опыта оказания медицинской помощи в подводном флоте США и Антарктике, показал, что сложные хирургические случаи встречаются редко. Однако они могут иметь катастрофические последствия в условиях космического полета, поскольку часто требуют медицинской эвакуации, что

невозможно по определению. Ежегодные инциденты малых хирургических заболеваний в этих аналогах популяций имеют место в соотношении от 1/8000 до 1/13000 чел/дней. Таким образом, на космической станции с 8-ю членами экипажа можно ожидать единичный хирургический случай каждые 3-4 года.

Некоторые неблагоприятные факторы космического полета могут стать факторами риска развития патологии органов брюшной полости. Например, стресс, нарушения привычного режима питания, на фоне функциональных перестроек во многих органах и системах может приводить к развитию таких серьезных патологических состояний как эрозивно-язвенные процессы желудка и 12-ти перстной кишки, энтероколиты, колиты, острый аппендицит, острый холецистит, желчнокаменная болезнь, и другие. Некоторые из этих состояний без адекватной терапии способны приводить к развитию такого грозного осложнения как перитонит, поскольку именно эта нозология, в случае неблагоприятного течения, является результирующей многих хирургических заболеваний и травм органов брюшной полости.

Перитонит проявляется как вторичный патологический процесс, осложняющий течение первичного, травмы либо заболевания, приведшего к образованию источника - воспалительной или травматической деструкции органов брюшной полости (Савельев B.C., Ерюхин И.А., Филимонов М.И., Гельфанд Б.Р., Подачин П.В., Ефименко H.A., Шляпников С.А., 2005). Вторичный перитонит - наиболее часто встречающаяся категория, она объединяет все формы воспаления брюшины, развившегося вследствие деструкции или травмы органов брюшной полости.

Лечение больных с острым распространенным перитонитом до настоящего времени продолжает оставаться одной из наиболее актуальных проблем абдоминальной хирургии. В первую очередь это подтверждается высокими показателями летальности, которые не имеют существенной тенденции к снижению и составляют 25-30%, а при развитии синдрома полиорганной недостаточности достигает 80-90% (Гельфанд Б.Р. и соавт., 1998, 2005; Савельев B.C. и соавт., 2000, 2005; Федоров В.Д., 2000; Гостищев В.К. и соавт., 2002; Ерюхин И.А. и соавт.,

2003; Шуркалин Б.К. и соавт., 2003; Багненко С.Ф. и соавт., 2005; Сандаков П.Я. и соавт., 2008; Paterson Н.М. et al., 2008).

Перитонит характеризуется как местной реакцией, так и системным воспалительным ответом, а также отчетливой фазностью и стереотипностью патофизиологических сдвигов. В связи с этим модель перитонита можно использовать не только для анализа развития данного хирургического заболевания, но и как модель тяжелого воспаления в условиях, моделирующих эффекты микрогравитации. Методические трудности проведения подобных исследований в условиях космического полета, а в ряде случаев и их невозможность создают предпосылки для использования существующих возможностей моделирования основных физиологических эффектов невесомости в наземных условиях (Парин В.В., Газенко О.Г., 1967; Парин В.В., Крупина Т.Н., 1970; Какурин Л.И., 1972; 1979; Шульжен-ко Е.Б., Виль-Вильямс И.Ф., 1976).

Основными методами моделирования эффектов микрогравитации в наземных условиях являются: водная и воздушная иммерсия, антиортостатическая гипокинезия (АНОГ). Указанные способы позволяют воссоздать основные патогенетические факторы невесомости: 1) ограничение мышечной активности, 2) понижение или отсутствие гидростатического давления жидкой среды организма, прежде всего крови, 3) отсутствие тонуса опоры по Радемакеру, 4) измененная афферентация с позно-тонической мускулатуры (Гератеволь З.Д., 1979; Газенко О.Г., Егоров А.Д., 1981). Сочетание патологического процесса и эффектов длительного воздействия микрогравитации на организм, когда имеется уже исходный дефицит объема циркулирующей крови, снижение активности в системе иммунитета, и ряд других функциональных изменений может значительно утяжелить состояние в ответ на небольшой объем поражения (Стажадзе JI.JI. с соавт., 1977).

Изложенное позволяет предположить, что изучение особенностей течения перитонита в условиях АНОГ даст возможность выявить отличия в развитии хирургических заболеваний брюшной полости в космическом полете и, безуслов-

но, является актуальным в свете разработки перспективных систем медицинского обеспечения космических миссий на Луне и Марсе.

Цель исследования

Изучить течение экспериментального перитонита у животных при моделировании эффектов невесомости для обоснования подходов к лечению хирургических заболеваний в системе медицинского обеспечения перспективных космических миссий.

Задачи исследования

1. Определить физиологические эффекты моделированной микрогравитации на лабораторных животных, потенциально значимые для развития и течения перитонита в невесомости.

2. Разработать модель перитонита применительно к условиям моделированной микрогравитации.

3. Провести сравнительный анализ тяжести течения перитонита у животных в условиях АНОГ и виварийного контроля по лабораторным показателям.

4. Изучить морфологические особенности течения перитонита в условиях моделированной микрогравитации и виварийного контроля.

Научная новизна

Данная работа является первым специальным исследованием, выполненным с целью изучения особенностей течения хирургического заболевания на примере перитонита у крыс в условиях моделирования эффектов микрогравитации.

Полученные в работе данные об особенностях развития перитонита в условиях моделированной микрогравитации углубляют представления о механизмах развития патологических процессов в невесомости и могут быть использованы для разработки средств профилактики и лечебных мероприятий в разные периоды длительных космических полетов.

Выявлены морфологические изменения внутренних органов и биохимических показателей, отражающие особенности развития перитонита в условиях моделирования эффектов микрогравитации.

Практическая значимость

Разработана модель воспалительного процесса в условиях, моделирующих эффекты космического полета. Преимущество данной модели в относительной простоте метода и хорошей переносимости этого воздействия лабораторными животными. Данная модель может быть использована не только при отработке методов хирургической помощи в системе медицинского обеспечения космических полетов, но и как модель системного воспалительного процесса в условиях невесомости.

С использованием разработанной модели получены новые данные о морфологических и биохимических особенностях течения воспалительного процесса в брюшной полости в условиях, моделирующих эффекты микрогравитации, что позволило наметить основные направления научно-исследовательских разработок в части патогенетической терапии острых хирургических заболеваний брюшной полости в условиях длительных космических миссий.

Положения, выносимые на защиту

1. Моделированные эффекты космического полета вызывают определенные физиологические изменения в системах органов и тканей лабораторных животных, что приводит к морфологическим и биохимическим особенностям развития перитонита.

2. Физиологические изменения в организме животных, происходящие под влиянием моделированных эффектов микрогравитации, по-разному влияют на отдельные органы, существенно ухудшают течение перитонита и прогноз заболевания в целом.

Внедрение результатов исследования

Результаты настоящего исследования и основные рекомендации внедрены в лечебно-практическую деятельность отделения хирургии ФГБУ ФНКЦ ФМБА России и в качестве учебных пособий кафедры хирургии ФПДО МГМСУ им А.И. Евдокимова и патологической физиологии лечебного факультета ГБОУ ВПО МГМСУ им. А.И. Евдокимова.

Апробация работы

Основные результаты исследования доложены и обсуждены на: VIII Всероссийской научно-практической конференции «Образование, наука и практика в стоматологии» (М., 2011); X научно-практической конференции врачей-хирургов ФМБА России "Актуальные вопросы хирургии" (Северодвинск, 2010); IV Всероссийская научная конференция молодых ученых «Комплексный подход к диагностике, лечению и профилактике в медицине» (Воронеж, 2011); XXXIII Итоговая конференция молодых ученых МГМСУ (М., 2011).

Апробация диссертации состоялась 29 июня 2012 года на совместном заседании лаборатории минимально инвазивной хирургии отдела клинической медицины НИМСИ МГМСУ им. А.И. Евдокимова, кафедр хирургии ФПДО ГБОУ ВПО МГМСУ, патологической анатомии РМАПО, НИИ клинической хирургии ФГБУ ФНКЦ ФМБА России, членов Ученого Совета ФНКЦ ФМБА России, научных сотрудников ФГБУ «НИИОПП» РАМН; ГНЦ РФ ИМБП РАН.

Личное участие автора

Автором лично были проведены экспериментальные исследования на 155 беспородных крысах. В ходе сбора материала для диссертационной работы соискателем были освосны методики моделирования перитонита, антиортостатиче-ской гипокинезии у лабораторных животных; самостоятельно выполнены хирургические процедуры, забор и подготовка исследуемого материала. Статистическая обработка полученных результатов, научный анализ материала, выполнены автором самостоятельно.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 2 - в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России для публикации результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата и доктора наук.

Объем и структура работы

Диссертация изложена на 115 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, результатов исследования, их обсуждения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 168 источ-

ников, из них 107 работы отечественных авторов и 61 - зарубежных. Работа иллюстрирована 27 рисунками и 13 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

На предварительном этапе нами проведено сравнительное исследование моделей перитонита у лабораторных животных (крыс) по следующим методикам: 1) внутрибрюшинная инъекция каловой взвеси и 2) лапаротомия с пересечение толстой кишки. Указанные модели потенциально применимы для сочетания их с моделью антиортостатической гипокинезии.

Исследование выполняли на 75 белых беспородных крысах, приблизительно одного возраста, массой 240-330 грамм. Животные были разделены на 7 групп. 6 экспериментальных групп по 10 особей в каждой и 7-я группа виварий-ного контроля 5 особей. Первые три группы подверглись внутрибрюшинному инъекционному введению каловой взвеси в концентрациях 20%, 15%, 10% соответственно в объеме 10 мл/кг веса животного. Четвертой, пятой и шестой группам под эфирным наркозом выполнялась операция: срединная лапаротомия, пересечение толстой кишки. При этом животные разделены в зависимости от способа пересечения кишки. В четвертой группе выполняли поперечное сечение Уг противобрыжеечного края толстой кишки. В пятой группе - продольное сечение 0,5 см кишки. В шестой группе выполняли Т-образное сечение кишечной трубки (поперечное сечение дополняли продольным разрезом). Место пересечения -1 см дистальнее слепой кишки. Через 24 часа животных выводили из эксперимента введением летальной дозы хлоралгидрата. Оценка перитонита осуществлялась на аутопсии по следующим признакам: парез кишечника (увеличение диаметра в 1,5 и более раза по сравнению с интактной кишкой контрольной группы), инъекция сосудов брюшины, наличие выпота в брюшной полости, напластования фибрина. Диагноз считался установленным при сочетании 2 и более признаков. В ходе проведенного исследования наиболее отвечающей задачам эксперимента принята модель соответствующая пятой группе.

На следующем этапе проводили исследование особенностей течения перитонита в условиях моделированной микрогравитации согласно цели работы.

Исследования выполняли на 80 белых беспородных крысах, приблизительно одного возраста (2-3 месяца), массой 240-330 грамм. Все животные находились в одинаковых условиях стандартного вивария при постоянной температуре окружающей среды 23-26°С, получали одинаковое питание, были прооперированы в аналогичных временных рамках. Все животные разделены на 4 группы по 20 особей в каждой. 1-я группа виварийный контроль; 2-я группа АНОГ; 3-я группа перитонит; 4-я группа сочетание АНОГ+перитонит. Эффекты АНОГ достигались путем вывешивания крыс на специальном стенде на срок 14 суток. На 13-е сутки в группах 3 и 4 индуцировали перитонит по выбранной методике и помещали животных на 24 ч в исходные условия эксперимента.

Стенд представляет собой каркас, на котором по двум направляющим рельсам перемещается балка с подвижной кареткой. Каретка может двигаться в любом направлении в пределах горизонтальной плоскости над сетчатым полом размером 40 на 40 см, под которым помещается поддон для сбора экскрементов. Для подвешивания животного к подвижной каретке в целях обеспечения равномерного распределения весовой нагрузки на туловище используется специальная система, состоящая из капронового костюма для крысы с отверстиями для конечностей с двумя металлическими пластинами на спинке животного к которым фиксируется костюм, что удерживает тело животного от провисания и позволяет придать избранный угол вывешивания -30° в сторону головного конца для всего туловища (рис. /).

Наркоз. Животное помещалось в эксикатор, содержащий ватку, смоченную диэтиловым эфиром. Мониторинг за вхождением животного в наркоз осуществляется путем наблюдения за исчезновением ряда рефлексов. Первым пропадает рефлекс переворачивания. О наступлении хирургической стадии наркоза свидетельствует выпадение пальпебрального и липгвального рефлексов. В состоянии наркоза фиксируют животное к операционному столу и в дальнейшем, по мере надобности, поддерживают глубину наркоза нанесением эфира на маску.

Рис. 1. Экспериментальный стенд для моделирования эффектов микрогравитации с устройством фиксации животного в антиортостатическом положении

Индукция перитонита. Выполнялась срединная лапаротомия, продольное сечение толстой кишки на протяжении 0,5 см. Место пересечения - 1 см ди-стальнее слепой кишки. После этого кишку погружали в свободную брюшную полость и производили послойное ушивание лапаротомной раны непрерывным швом. Операционное поле обрабатывалось раствором антисептика, животное перевязывалось и помещалось в клетку. Через 24 часа после индукции перитонита животных выводили из эксперимента путем декапитации на гильотине (Open Science).

Оценку перитонита на аутопсии проводили по следующим признакам: парез кишечника (увеличение диаметра в 1,5 и более раза по сравнению с интакт-ной кишкой контрольной группы), инъекция сосудов брюшины, наличие выпота в брюшной полости, напластования фибрина. Диагноз считался установленным при сочетании 2 и более признаков.

Все манипуляции с животными проводятся в соответствии с санитарными правилами по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев) № 1045-73 от 06.04.1973; конвенцией по защите животных, используемых в эксперименте и других научных целях (Страсбург,

Франция, 1986); Директивой Совета 86/609/ЕЕС от 24.11.86 по согласованию законов, правил и административных распоряжений стран-участниц в отношении защиты животных, используемых в экспериментальных и других научных целях; Национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 53434-2009 «Принципы надлежащей лабораторной практики».

Статистический анализ. Предварительная подготовка данных осуществлялась с помощью программы Microsoft Office Excel 2007, где были сформированы таблицы, соответственно исследуемым показателям. Статистический анализ проводили с применением методов вариационной статистики. Процедура анализа числовых значений имела следующий вид: на первом этапе провели оценку данных на нормальность распределения. В связи с асимметричным распределением для выявления статистически значимых различий между исследуемыми группами применяли непараметрический критерий Крускала-Уоллиса и рассчитывали значения для каждого параметра. При выявлении статистически значимых различий, производили стягивающие межгрупповые сравнения по методу Дапна для множественных выборок разного объема, согласно рекомендаций Гланца С. (1999).

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Динамика веса животных в экспериментальных группах В ходе исследования наблюдался достоверный дефицит набора массы тела в группах, подвергшихся действию антиортостатической гипокинезии. За 14 дней АНОГ животные либо незначительно набирали в весе, заметно отставая от групп контроля и виварийного перитонита, либо, в большинстве случаев, отмечалось снижение веса от исходного, что составило по нашим данным от 5 до 13%. Известным последствием гравитационной разгрузки (в частности, космического полета) как человека, так и животных является потеря массы мышц, особенно тех, которые участвуют в поддержании позы тела в условиях земной гравитации. Кроме того, изменения водно-солевого обмена, проявляющиеся в дегидратации организма также приводят к снижению веса (массы) тела.

Результаты биохимических исследований

Аминотрансферазы. Наиболее доступным и информативным показателем обмена белков является активность трансаминаз - ферментов, способствующих дезаминированию аминокислот и новообразованию заменимых аминокислот из продуктов распада углеводов и жиров. Изменение активности аминотрансфераз, наблюдаемое при гиподинамии, свидетельствует о преимущественно катаболи-ческой направленности обмена белков в тканях животных и человека. В нашем случае показатели АЛТ достоверно не различались. Изучение активности ACT в сыворотке крови крыс, подвергшихся действию АНОГ, показало достоверное повышение уровня ACT в группе АНОГ и при сочетании АНОГ с перитонитом, что указывает на более тяжелое его течение {рис. 2, табл. 1).

ACT (МЕ/л)

450,00 ------

контроль АНОГ перитонит АМСТ/Пеитом<п

Рис. 2. Уровень аспартатаминотрансферазы в исследуемых группах

Таблица 1

Значение коэффициента Данна для сравниваемых выборок по ACT

Экспериментальные группы 1. Контроль* 2. АНОГ** 3. Перитонит**

4. АНОГ / Перитонит 4,987 2,714 2,348

3. Перитонит 2,283 0,104

2. АНОГ 2,454

* 2,394 критическое значение Q для сравнения с контрольной группой; р< 0,05 для к = 4.

** 2,639 критическое значение () для попарного сравнения групп; р< 0,05 для

k=4.

При этом сочетание с перитонитом приводило более чем к 2-х кратному увеличению уровня ACT в крови по сравнению с контролем.

Билирубин общий. Нами отмечено достоверное повышение уровня общего билирубина в группе АНОГ/Перитонит по сравнению с контролем. Другие группы по данному показателю не различались. Известно, что билирубин с током крови доставляется в печень, на поверхности плазматической мембраны гепато-цита диссоциирует и проникает в гепатоцит путем облегченной диффузии посредством белков переносчиков. При этом активность поглощения билирубина зависит от скорости его метаболизма в клетке. Наблюдаемое нами в эксперименте повышение уровня билирубина только в группе АНОГ/перитонит позволяет предположить взаимное отягощающее влияние обоих процессов на функцию печени, что согласуется с данными морфологической картины (вакуольная дистрофия гепатоцитов). Указанные нарушения приводят к значимому снижению скорости поглощения билирубина и, как следствие, увеличению его концентрации в плазме крови.

Общий белок и альбумин

Белки крови также в значительной мере отражают состояние белкового обмена в тканях и организме в целом. Исследования общего белка плазмы и состава его фракций проводили в большинстве космических полетов и при исследованиях эффектов длительной моделированной невесомости, в ходе которых установили фазность изменений его концентрации с тенденцией к его снижению. Кроме того, известно, что вывешивание приводит к снижению скорости синтеза белка уже после коротких сроков воздействия. Точный механизм, приводящий к уменьшению скорости синтеза белка во время гравитационной разгрузки, ни у человека, ни у животных в настоящий момент не установлен. Однако если соотнести морфологические данные об изменениях в печени под воздействием АНОГ, можно предположить снижение ее белково-синтетической функции, на фоне усиленных катаболических процессов в ответ на гравитационную разгрузку, что проявляется в статистически значимой гипопротеинемии и гипоальбуми-немии. Данные показатели имели более выраженные нарушения при сочетании с перитонитом (табл. 2, 3 рис. 3, 4).

Общий белок (г/л)

In

КОНТРОЛЬ АН ОТ Горитомкт АМСГ/ПС|>М1С«-И

Рис. 3. Уровень общего белка в исследуемых группах

Таблица 2

Значение коэффициента Данна для сравниваемых выборок по показателю Белок общий

Экспериментальные группы 1. Контроль* 2. АНОГ** 3. Перитонит**

4. АНОГ / Перитонит - 3,282 0,565 1,969

3. Перитонит - 1,051 1,553

2. АНОГ - 2,934

Альбумин (г/л)

40.СЙ

¡5,00 ............ЩЯШ................................- .......

|| II

конгх>ль АНОГ Перитонит АНОГ/Перичимт

Рис. 4. Уровень содержания альбумина в плазме крови животных в исследуемых группах

Таблица 3

Значение коэффициента Данна для сравниваемых выборок _по показателю Альбумин__

Экспериментальные 1. Кон- 2. 3. Перито-

группы троль* АНОГ** нит**

4. АНОГ / Перитонит -5,189 -2,739 -2,535

3. Перитонит -2,278 0,070

2. АНОГ -2,646

* 2,394 критическое значение Q для сравнения с контрольной группой; р< 0,05 для к = 4.

** 2,639 критическое значение Q для попарного сравнения групп; р< 0,05 для к=4 (числовое значение по модулю)

Мочевина. В нашем исследовании отмечалось достоверное повышение уровня мочевины как в группе АНОГ, так и АНОГ/Перитонит. Обращает на себя внимание статистически значимое повышение уровня мочевины в группе АНОГ/Перитонит по сравнению с группой виварийного перитонита. Что также укладывается в картину представлений о взаимном усилении катаболических эффектов, обусловленных гиподинамией и течением инфекционно-воспалительного процесса (рис. 5, табл. 4).

Мочевина (миллимоль/л)

10,00.................................

<он>эоль АНОГ Перитонит МЮГ/Поритонит

Рис. §. Уровень мочевины в плазме крови животных в исследуемых группах

Таблица 4

Значение коэффициента Данна для сравниваемых выборок по показателю Мочевина

Экспериментальные группы 1. Контроль* 2. АНОГ** 3. Перитонит**

4. АНОГ / Перитонит 4,508 2,117 3,617

3. Перитонит 0,474 -1,818

2. АНОГ 2,582

* 2,394 критическое значение () для сравнения с контрольной группой; р< 0,05 для к = 4.

** 2,639 критическое значение Q для попарного сравнения групп; р< 0,05 для к=4

Амилаза крови. Согласно полученным нами данным уровень амилазы крови достоверно повышался в группах АНОГ по сравнению с контролем и группе перитонита по сравнению с АНОГ. В ходе исследований влияния антиортостати-ческой гипокинезии на функцию поджелудочной железы установлен феномен, «уклонения» панкреатических ферментов в кровь, при котором наблюдается угнетение выделения амилазы по экскреторному пути, в то время как в крови наблюдалось значительное повышение ее уровня. Симптом «уклонения» в кровь панкреатических ферментов отражает напряжение экзокринной функции подже-

лудочной железы, которое в свою очередь, может характеризовать функциональную готовность органа к развитию возможного нозологического процесса. В результате «уклонения» ферментов в кровь в полости желудочно-кишечного тракта создается дефицит панкреатических ферментов. При этом снижается гидролитический потенциал тонкой кишки, что характеризует состояние мальдиге-стии. Указанный компонент также вносит свой вклад в усугубление диспротеи-немии в условиях моделированной микрогравитации.

Электролиты. В ходе исследований были установлены изменения водно-солевого обмена, проявлявшиеся к дегидратации организма и как следствие - в снижении веса (массы) тела. Дегидратация сопровождалась повышенной экскрецией электролитов. Изменения, связанные с перераспределением жидких сред организма в ответ на антиортостаз, носят защитный характер и сопровождались наблюдаемым нами снижением содержания натрия в плазме крови.

Нарушения водно-электролитного обмена, расстройство кислотно-основного состояния также характерны и при перитоните. Электролиты частично перемещаются в иптерстициалыюе пространство, в экссудат брюшной полости, в просвет кишечника. При сочетании АНОГ с патологическим процессом, который также протекает с электролитными нарушениями (перитонит) - мы наблюдаем суммацию эффектов и практически 2-х кратное отклонение данного показателя от нормы и достоверное его снижение по сравнению с группой АНОГ.

Обобщенный анализ, основанный на взаимном дополнении и логическом экстраполировании полетных и модельных материалов с привлечением экспериментальных данных па животных, позволяют представить схему биохимических реакций при адаптации организма к условиям космического полета (невесомости). Переход организма от земной гравитации через перегрузки к невесомости сопровождаются развитием стрессового состояния - острого адаптационного напряжения. Биохимические реакции в этот период носят песпецифичсский характер общего адаптационного синдрома. Основными метаболическими проявлениями этого периода является активация иейрогуморальных регуляторных ме-

ханизмов, интенсификация процессов энергообразования и преобладания ката-болических процессов над анаболическими, повышенная утилизация энергетических ресурсов «гликоген мышечной массы, печени», использование аминокислотного фонда для энергетических целей, изменение активности ферментов, отражающих направленность метаболизма на тканевом и органном уровнях.

Результаты морфологических исследований

В результате сравнительного морфологического исследования печени и поджелудочной железы животных 4-х исследуемых групп нами выявлены следующие закономерности.

Морфологические изменения в печени

Изменения, вызванные АНОГ, были сравнительно небольшими и касались, главным образом, циркуляции. Наблюдали два варианта умеренного расширения синусоидов. Это было либо равномерное, одинаково выраженное по всему объему дольки увеличение просвета синусоидов, либо просвет увеличивался только по мере приближения синусоидов к центральной вене (]шс. 6),

Рис. 6. Печень животного, подвергнутого действию АНОГ в течение 14 дней. Расширение синусоидов увеличивается по мере приближения к центральной вене. Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. микроскопа х400

а в средней и перипортальной частях дольки размер синусоидов не отличался от

такового в виварийном контроле. Оба варианта застоя можно было наблюдать в

одном органе. Иногда в участках наиболее выраженного застоя - цеитрилобу-лярных зонах встречались эритроциты.

Развитие перитонита сопровождалось, значительно более выраженным, чем при АНОГ, расширением синусоидов, появлением в них и в центральной вене эритроцитов (рис. 7). Расширение синусоидов было столь резким, что диаметры синусоидов и печеночных балок сравнивались (рис. 7). Развивалась крупнокапельная вакуольная дистрофия гепатоцитов (рис. 8).

Рис. 7. Печень крысы при перитоните. Резкий отек, выраженное расширение синусоидов, кровь в них. Окраска: гематоксилином и эозином.

У в. хЮОО

Рис. 8. Печень крысы при перитоните. Эритроциты между балок и в центральной вене. Крупнокапельная вакуольная дистрофия центрилобуляр-ных гепатоцитов. Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. хЮОО

АНОГ в сочетании с перитонитом также характеризовалась нарушением циркуляции вдоль печеночных балок. В синусоидах обнаруживались нейтрофи-лы, что указывало на становление воспалительного процесса. Но, если считать расширение синусоидов и центральных вен главным микроскопическим признаком нарушения циркуляции в печени, то при развитии перитонита на фоне АНОГ этот признак был менее выражен, чем при перитоните без АНОГ. 14-суточная адаптация к АНОГ, несмотря на умеренные нарушения циркуляции в печени позволяет организму успешнее противостоять дисциркулляторным нарушениям вызванным перитонитом.

Морфологические изменения в поджелудочной железе

Поджелудочная железа контрольных животных в нашем эксперименте в большинстве случаев имела нормальное строение. После 14 дней АНОГ поджелудочная железа в парафиновых срезах также имела нормальный вид {рис. 9).

Рис. 9. Поджелудочная железа интактной крысы. Слева под сосудом обширный срез ацинуса (с протоком в центре), в котором на весь ацинус видны 11 гранул зимогена из них 6 в протоке, а клетки либо не содержат, либо содержат 1-2 гранулы. Полутонкий срез. Окраска толуидиновым синим, Ув. *600

Постоянным, видимым у всех животных и во всех срезах, признаком АНОГ было увеличение числа гранул зимогена (рис. 10). При перитоните обнаруживали не отдельные клетки и даже не отдельные ацинусы, а обширные территории (включающие много ацинусов) с экзокринными клетками без гранул (рис. 11).

Рис. 10. Поджелудочная железа крысы при АНОГ. В ацинарных клетках увеличено содержание гранул зимогена. Междольковые пространства расширены. Полутонкий срез. Окраска толуидиновым синим, Ув. *600

Рис. 11. Поджелудочная железа крысы при перитоните. Ацинарные клетки лишены гранул, которые встречаются только в междольковых протоках.

На наружной стороне стенки внутридольковых протоков гиперхромный материал, скопления бесструктурного материала такого же цвета видны в некоторых ацинарных клетках. Полутонкий срез. Окраска толуидиновым

синим. У в. х1 ООО

На таких территориях гранулы обычного вида находились лишь во вставочных междольковых протоках. В некоторых клетках вместо гранул были видны скопления материала, не имеющего гранулярной формы, но по цвету соответствующего гранулам. Такой же материал располагался по окружности внутридольковых протоков, но не в просвете, а па клеточной стороне стенки протока. Описанные морфологические находки можно объяснить тем, что при перитоните

нарушается синтез и нормальное структурное оформление зимогена. Ранее сформированные гранулы подвергаются внутриклеточному разрушению, и образовавшийся детрит, как и нормальный зимоген, выделяется во внутридольковые протоки частично либо полностью. Такому объяснению соответствует отсутствие гранул в клетках, сосредоточение гиперхромного материала на наружной поверхности внутридольковых протоков и присутствие нормальных (видимо, образованных до развития патологии) гранул в просвете междольковых протоков. Описанные внутриклеточные изменения в формировании гранул профермента при перитоните сочетались с грубой деструкцией органа. Даже на фоне пестроты морфологических изменений у разных животных и в разных участках органа у одного животного вполне определенно выявлялась морфологическая особенность перитонита: очаги панкреонекроза. Они всегда были только очагами, не имели широкого распространения {рис. 12, 13).

Рис. 12. Поджелудочная железа крысы при перитоните - участок панкреонекроза. Содержимое ацинусов гомогенно, зимоген неразличим. Едва заметны остатки ядер, это уже не ядра, а скопления гомогенизированного хроматина. Межацинарный отек. Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. *1000

Рис. 13. Поджелудочная железа крысы при перитоните - «благополучный» участок. Структура органа сохранена. Видны ядра и гранулы зимогена. Патология проявляется межацинарным отеком. Окраска: гематоксилином и

эозином. Ув. хЮОО

Сочетание перитонита с АНОГ с учетом очаговости деструктивных изменений и вариабельности проявлений патологии у отдельных животных, заметно ухудшало течение процесса. Встречались обширные зоны панкреонекроза, причем многократно их находили в непосредственном соседстве с сохранившимися островками Лангерганса. Вовлечения в некротическую зону островков не наблюдали. Таким образом, в результате проведенного эксперимента мы получили материал, подтверждающий предположение о том, что АНОГ оказывает влияние па течение острого воспалительного процесса в брюшной полости.

Однако перераспределение жидких сред в краниальном направлении оказало неоднозначное влияние на развитие патологического процесса. Наиболее заметными морфологическими изменениями печени при АНОГ и перитоните были нарушения циркуляции - незначительные при АНОГ и грубые при перитоните. Морфологический анализ обнаружил, что в условиях моделированной микрогравитации деструктивные изменения, обусловленные перитонитом, в печени уменьшаются, а в поджелудочной железе увеличиваются. В поджелудочной железе обнаружены качественные морфологические различия сравниваемых групп, что позволяет судить о патогенетическом механизме с большей определенностью. АНОГ вызывает застой крови и избыточное накопление в клетках зимоге-

на. Перитонит приводит к нарушению структурного оформления зимогена, который утрачивает гранулярное строение и уже не является органоидом, изолированным от других внутриклеточных структур, в частности от лизосом, способных превратить зимоген в комплекс ферментов, в том числе, протеолитических и обусловить аутолиз ацинарных клеток. Сочетание АНОГ и перитонита приводит к тому, что обусловленный перитонитом аутолиз панкреоцитов усиливается высоким содержанием зимогена при АНОГ и реализуется в распространенный пан-креонекроз. На участие ферментологической составляющей в механизме развития описанного панкреонекроза указывает хорошее сохранение эндокринной части органа - островков Лангерганса.

ВЫВОДЫ

1. Моделирование эффектов микрогравитации приводит к достоверным изменениям в печени и поджелудочной железе, что отражается в динамике биохимических показателей крови и может оказать существенное влияние на развитие перитонита в условиях невесомости.

2. При сочетании перитонита с АНОГ по сравнению с другими группами определено максимальное повышение уровня ACT, мочевины, общего билирубина и выраженная гипопротеинемия, гипоальбуминемия и гипонатри-емия, что указывает на более интенсивное течение воспалительного процесса.

3. По результатам гистологического анализа циркуляторные нарушения в печени (расширение синусоидов, застой эритроцитов) отмечались во всех группах кроме контрольной, по носили наиболее выраженный характер при перитоните в условиях вивария.

4. Циркуляторные нарушения в поджелудочной железе, вызываемые АНОГ в сочетании с перитонитом, сопровождаются нарушением экскреторной функции с избыточным накоплением зимогена в ацинарных клетках, что приводит к более массивному цитолизу панкреоцитов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработанная модель перитонита может быть рекомендована для изучения развития воспалительных процессов в условиях невесомости.

2. При разработке схем инфузионной терапии при перитоните в условиях космического полета необходимо учитывать дополнительные потери белков и электролитов, вызванные микрогравитацией.

3. Учитывая нарушения экскреторной функции поджелудочной железы в условиях микрогравитации и возможное вовлечение ее в патологический процесс при развитии перитонита необходимо дополнить терапию препаратами, подавляющими секрецию поджелудочной железы.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Астахов Д.А., Баранов М.В., Панченков Д.Н., и др. Морфологические аспекты влияния антиортостатической гипокинезии на течение экспериментального перитонита // Вестник экспериментальной и клинической хирургии. -2012. - Т. V. - № 2. - С. 258-263.

2. Астахов Д.А., Баранов М.В., Панченков Д.Н. Физиологические эффекты микрогравитации как факторы риска заболеваний в космическом полете // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. -2012.-№ 2.-С. 70-76.

3. Панченков Д.Н., Баранов М.В., Астахов Д.А., и др. Биохимические аспекты влияния антиортостатической гипокинезии на течение экспериментального перитонита // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. -2013.-№ 1.-С. 16-20.

4. Панченков Д.Н., Астахов Д.А., Алиханов Р.Б., и др. Моделирование как подход к изучению хирургической патологии в условиях невесомости // Клиническая практика. - 2011. - № 3. - С. 78-84.

5. Панченков Д.Н., Баранов М.В., Астахов Д.А., Шапиева А.Н., Переве-денцева A.M., Сидорова А.П. Моделирование эффектов микрогравитации путем антиортостатической гипокинезии для изучения хирургической патологии. VIII

Всероссийская научно-практическая конференция «Образование, наука, и практика в стоматологии». Сборник трудов г. Москва. 14-16 февраля 2011г. -С. 195-196.

6. Астахов Д.А., Сидорова А.П. Моделирование перитонита с низким показателем досуточной летальности у лабораторных животных. Тезисы XXIII итоговой конференции молодых ученых МГМСУ. М., 2011.

7. Панченков Д.Н., Баранов М.В., Серов И.А., Астахов Д.А. Зависимость течения острого панкреатита от условий моделированной микрогравитации (экспериментальное исследование). X научно-практическая конференция врачей-хирургов ФМБА России "Актуальные вопросы хирургии" Материалы конференции. г. Северодвинск. 7-9 сентября 2010г. С. 127-128.

8. M.V. Baranov, D.N. Panchenkov, I.A. Serov, D.A. Astakhov. Influence of modeled microgravity effects on the course of acute pancreatitis. Abstract book of International Astronautic Congress - 2010. Prague, 2010. (режим доступа http://www.iafastro.net/iac/archive/browse/IAC-10/A1/3/6749/)

Отпечатано в РИО МГМСУ 127473, г. Москва, ул. Делегатская, д. 20, стр. 1. Заказ № 1330. Тираж 100 экз.

1 * - 1 38 5

2012250259