CC BY
59
УДК 617.3
бактериальная транслокация при релапаротомии в условиях распространенного перитонита
Константин Анатольевич АПАРЦин12, Юрий Борисович лишманов3, Юрий маратович ГАЛЕЕв1, михаил васильевич Попов1, Олег викторович сАЛАтО1, Елена владимировна кОвАЛЬ1, светлана Александровна
пепехова1
1Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН 664079, г. Иркутск, мкр. Юбилейный, 100, а/я 23
2Иркутский государственный медицинский университет 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1
3НИИ кардиологии СО РАМН 643012, г. Томск, ул. Киевская, 111а
В работе изучено влияние хирургических манипуляций в брюшной полости на развитие бактериальной транслокации (БТ) при распространенном перитоните (РП) методом сцинтиграфии с меченными технецием-99т бактериями E. coli на 18 беспородных собаках: группа 1 (n = 6) — контрольная, без патологии; группа 2 (n = 6) — изучение БТ при РП и группа 3 (n = 6) — изучение БТ при релапаротомии с манипуляциями на кишечнике в условиях РП. Количественную оценку БТ проводили с применением индекса транслокации (ИТ). В контрольной группе БТ зарегистрировано не было. При РП (группа 2) транслокация меченых бактерий E. coli через кишечный барьер происходила с первых минут после развития перитонита, при этом большая их часть задерживалась в печени. После релапаротомии и манипуляций на кишечнике (группа 3) БТ существенно увеличивалась. В этой группе ИТ на протяжении первых 30 мин исследования резко возрастал до 37,5 % (35,9—38,6) против 13,2 % (10,9—13,8) (pU = 0,004) в группе 2, при этом наблюдалась несостоятельность печеночного барьера для E. coli. Полученные результаты свидетельствуют, что в норме транслокации E. coli из дистальных отделов тонкой кишки собаки не происходит. В первые минуты после индукции РП развивается БТ. На ранних стадиях РП бактерии, поступающие в портальный кровоток из полости кишечника, эффективно задерживаются печеночным барьером. Релапаротомия и манипуляции на кишечнике при РП вызывают резкую активацию процессов транслокации бактерий в портальный кровоток и системное кровообращение.
Ключевые слова: бактериальная транслокация, сцинтиграфия, перитонит, релапаротомия.
Абдоминальный сепсис служит основной причиной смерти больных перитонитом [1—4]. Известно, что отрицательным эффектом хирургического вмешательства при распространенном перитоните является индуцированный сепсис [5], то есть утяжеление процесса при выполнении даже минимального хирургического воздействия — дренирования брюшной полости [6] и лаважа брюшной полости [7]. Это связано с тем, что хирургическая агрессия стимулирует феномен бактериальной транслокации (БТ) [8—12]. Так, существует прямая зависимость между количеством повторных операций, выполняемых по поводу послеоперационного перитонита, и летальностью на фоне прогрессирующего абдоминального сепсиса [13, 14].
В этой связи представляется важным исследовать влияние релапаротомии на количественные и временные параметры БТ из просвета желудочно-кишечного тракта. С этой целью авторы применили сцинтиграфию с меченой кишечной палочкой.
материалы и методы исследования Экспериментальное исследование выполнено на 18 беспородных собаках, которые были распределены на 3 группы: группа 1 (п = 6) — условно интактные особи (контроль); группа 2 (п = 6) — собаки с моделированным распространенным перитонитом; группа 3 (п = 6) — животные с распространенным перитонитом, у которых были выполнены релапаротомия и манипуляции на кишечнике. Животных содержали в условиях вивария ГУ Научный
Апарцин К.А. — д.м.н., проф., зам. директора по научной работе, проф. кафедры госпитальной хирургии ИркГМУ Лишманов Ю.Б. — д.м.н., проф., зам. директора по научной работе Галеев Ю.М. — канд.м.н., зав. лабораторией радионуклидной диагностики Попов М.В. — канд.м.н., старш.н.с. лаборатории радионуклидной диагностики
Салато О.В. — канд.м.н., младш.н.с. лаборатории радионуклидной диагностики, e-mail: [email protected]
Коваль Е.В. — младш.н.с., бактериологической лаборатории
Лепехова С.А. — канд.б.н., зав. лабораторией экспериментальной хирургии
центр реконструктивном и восстановительном хирургии СО РАМН (виварий I категории, ветеринарное удостоверение № 18-005304 от 27 октября 2004 г., администрация Иркутской области, управление ветеринарии) при свободном доступе к пище и воде, руководствуясь «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 г. № 755).
Распространение бактерий из просвета тонкой кишки оценивали методом динамической сцинтиграфии (ДС) с бактериальным радиопрепаратом (БРП) — взвесью бактерий E. rnli, меченных технецием-99т.
Приготовление БРП проводили следующим образом: в асептических условиях при комнатной температуре в емкости с питательной средой «агар-агар» объемом по 8 мл проводили посев культуры E. rnli с последующей инкубацией при температуре 37 °С в аэробных условиях в течение 24 ч. В дальнейшем в пробирки вносили технеций-99т (генератор технеция-99т ГТ-2м, Обнинск, Россия) из расчета 34,5 МБк на 1 мл среды в 5 мл 0,9% раствора NaCl и продолжали инкубацию еще в течение 24 ч. Затем с поверхности питательных сред выполняли смыв меченной технецием-99т культуры E. сoli, содержащий несвязанный радионуклид. Взвесь меченых бактериальных клеток очищали от несвязанного радионуклида путем проведения диализа, который выполняли 0,9% раствором NaCl в объеме 400 мл на гемодиализаторе CRS-12 (Gambro, Германия) со скоростью подачи диализирующего раствора 5060 мл/мин на протяжении 45 минут. В результате получали БРП с содержанием бактерий 107 КОЕ и радиоактивностью 4,1 — 5,2 МБк в объеме 10—12 мл.
Все оперативные вмешательства на лабораторных животных проводили в асептических условиях операционной под внутривенным наркозом (аминазин, тиопентал). Распространенный перитонит моделировали путем равномерного распределения 1,0 см3 толстокишечного содержимого в брюшинной полости.
Всем животным в 15 см от илеоцекального перехода пунктировали просвет тонкой кишки иглой Дюфо, через которую в дистальном направлении вводили проводник и затем устанавливали поливинилхлоридный катетер диаметром 1,2 мм. Катетер фиксировали к кишечной стенке двумя кисетными швами, после чего проверяли его проходимость путем введения 1-2 мл физиологического раствора и закрывали резиновой заглушкой. По окон-
чании операции (моделирование перитонита, выведение на переднюю брюшную стенку катетера и ушивание последней) собаки находились под наблюдением в течение 6 ч без осуществления каких-либо лечебных мероприятий. Затем в просвет кишечника вводили БРП и начинали сцинтиграфию. Животным группы 3 дополнительно, перед началом сцинтиграфии, производили релапаротомию путем снятия швов и выполняли пальпацию тонкой кишки на всем ее протяжении, имитирующую проведение интестинального зонда. Никаких санаци-онных мероприятий при этом не осуществляли. Брюшную стенку ушивали. Развитие распространенного перитонита подтверждали патоморфологическим исследованием париетальной и висцеральной брюшины из всех отделов брюшной полости.
Сцинтиграфию выполняли в динамическом режиме на гамма-камере Diacam (Siemens, Германия) с коллиматором для низких энергий высокого разрешения с компьютерной системой обработки данных ICON 6.0 при следующих параметрах сбора информации: 360 кадров, 1 кадр — 1 минута, матрица 64х64 пиксела. Исследование проводили непрерывно до момента гибели животного, но не более 6 ч. Если к моменту окончания исследования животное не погибало, то выполняли эвтаназию путем передозировки наркозных препаратов.
Обработка полученных данных включала визуальную оценку сцинтиграмм, построение кривых «активность-время» с области введения БРП, области печени и сердца, определение времени максимального накопления БРП в печени и сердце — Tmax, а также расчет индекса транслокации БРП из просвета кишечной трубки, отражающего количество меченных технецием-99т бактерий E. rnli, поступивших из просвета кишки в кровоток, по следующей формуле:
ц
/
ИТ =
\
\
С о Х к, у
X 1 00 % ,
где С0 — сцинтилляционный счет с области кишечника в момент начала исследования, Ct — сцинтилляционный счет с области кишечника в момент времени t, kt — поправка на распад технеция-99т в момент времени t.
Значения представляли в виде медианы с нижним и верхним квартилями. Значимость различий исследованных численных значений в группах определяли с помощью критерия Манна-Уитни (U). Статистическая обработка результатов проведена с помощью пакета программ Statistica for Windows 5.1.
Рис. 1. Результаты исследования бактериальной транслокации из просвета тонкой кишки у здоровых животных методом динамической сцинтиграфии. а — суммационная сцинтиграмма с указанной зоной интереса «кишечник» — 1 (место введения БРП); б — кривая «активность-время» с области кишечника: 1 — на последней минуте исследования зарегистрированное количество импульсов в 2 раза меньше по сравнению с началом исследования, что соответствует динамике распада технеция-99т. Таким образом, снижение радиоактивности происходит только за счет распада технеция-99т. Бактериальной транслокации нет.
Результаты
В группе 1 при ДС регистрировали очаг радиоактивности в проекции кишечника (место введения БРП) — рис. 1а. Распространения БРП за пределы кишечной трубки зарегистрировано не было. Кривая «активность-время» с области кишечника демонстрировала снижение счета импульсов только за счет распада технеция-99т (рис. 1б).
В группе 2 регистрировали очаг радиоактивности в проекции кишечника (место введения БРП) и накопление БРП в проекции печени и сердца (рис. 2а). Оценка всех данных проводилась по окончании исследования. Кривая «активность-время» с области кишечника (рис. 2в) демонстрировала убывание радиоактивности с большей скоростью, чем в результате распада технеция-99т, а кривая с области печени (рис. 2б) отражала ее накопление в органе на протяжении всего исследования. ИТ постепенно нарастал, достигая 32,8 % (31,4-33,7) к концу исследования. Динамика ИТ в данной группе представлена на рисунке 2г.
В группе 3 также регистрировали очаг радиоактивности в проекции кишечника (место введения БРП). Кроме того, отчетливо выявлялось накопление БРП в проекции печени, сердца, также регистрировали радиоактивность в мягких тканях животного (рис. 3а). Кривая «активность-время» с области кишечника (рис. 3в) демонстрировала резкое падение
Рис. 2. Результаты исследования бактериальной транслокации из просвета тонкой кишки при распространенном перитоните методом динамической сцинтиграфии. а — суммационная сцинтиграмма с указанными зонами интереса:
1 — кишечник (место введения БРП), 2 — печень, 3 — мягкие ткани в проекции сердца; б — кривая «активность-время» с проекции печени: монотонное нарастание активности в результате бактериальной транслокации; в — кривая «активность-время» с проекции кишечника: убывание радиоактивности с большей скоростью, чем распад технеция-99т, за счет бактериальной транслокации; г — динамика индекса транслокации.
Рис. 3. Результаты исследования бактериальной транслокации из просвета тонкой кишки при распространенном перитоните и манипуляциях на кишечнике методом динамической сцинтиграфии. а — суммационная сцинтиграмма с указанными зонами интереса:
1 — кишечник (место введения БРП),
2 — печень, 3 — сердце, 4 — мягкие ткани; б — кривые «активность-время» с проекции печени (1) и сердца (2) с обозначением времени максимального накопления БРП (Ттах): значительное нарастание радиоактивности
в этих органах в начале исследования за счет бактериальной транслокации; в — кривая «активность-время» с проекции кишечника: резкое убывание радиоактивности в течение 20 мин от начала исследования за счет индуцированной хирургическим вмешательством бактериальной транслокации; г — динамика индекса транслокации: массивная транслокация бактерий на протяжении 20 минут после начала исследования.
радиоактивности на протяжении 20 мин после операции. Кривые «активность-время» с областей печени и сердца (рис. 3б) подтверждали массивное поступление меченого патогена в эти органы на протяжении 22-25 мин от начала исследования, причем нарастание радиоактивности в них происходило практически одновременно. В данной группе наблюдений показатели Ттах с проекции печени и сердца составили 20,0 мин (19,0-24,0) и 23,5 мин (21,0-25,0) соответственно и не имели статистически значимых различий (ри = 0,1). ИТ на протяжении первых 30 мин исследования достигал 37,5 % (35,9-38,6), и в дальнейшем статистически значимого прироста этого показателя не происходило. Динамика ИТ в данной группе представлена на рисунке 3г.
Необходимо отметить, что уже на 150 мин исследования была отмечена гибель животных, перенесших релапаротомию, а к 220 мин ни одной собаки в живых не осталось: продолжительность жизни составила 180 мин (160-200). В контрольной группе гибели животных не было.
Обсуждение
Полученные результаты позволяют считать, что в норме транслокации кишечной палочки из дистальных отделов тонкой кишки собаки в портальную систему не происходит. Об этом свидетельствуют визуальное отсутствие на сцин-тиграммах в группе контроля накопления БРП за пределами кишечной трубки и анализ кривой «активность-время» с области кишечника, демонстрирующей снижение радиоактивности только за счет распада технеция-99т.
У животных с моделированным перитонитом транслокация меченных технецием-99т бактерий Е. соН через кишечный барьер происходит уже с первых минут после развития перитонита. Большая часть БРП задерживается в печени, которая в качестве фильтра накапливает мигрировавшие из просвета кишечника бактерии. Системное распространение БРП минимально, поскольку радиоактивность в проекции сердца существенно ниже, чем в проекции печени. Об этом также свидетельствует отсутствие контуров животного на суммационных сцинтиграммах 6-часового исследования.
Установлено, что манипуляции на кишечнике, имитирующие установку интестинального зонда, приводят к резкой активизации процессов БТ с прямым интенсивным поступлением бактерий в системную циркуляцию. На протяжении первых 30 мин после завершения релапаротомии и манипуляций на кишечнике наблюдается значительное поступление меченых бактерий в печень и системный кро-
воток. Однотипное изменение радиоактивности в проекциях печени и сердца подтверждает исключительно портальный маршрут микробной транслокации. Несостоятельность печеночного барьера в этой ситуации закономерно приводит к развитию системной бактериемии с последующей быстрой (в течение 3 ч) и неотвратимой гибелью животного, с чем, вероятно, связано снижение интенсивности транслокации меченых бактерий на протяжении последнего часа исследования, обусловленное критическими нарушениями микроциркуляции. При перитоните без релапаротомии (группа 2) процессы БТ описываются характерной монотонно нарастающей кривой. На представленной модели перитонита, по нашему мнению, иллюстрирована роль релапаротомии в активизации интестинального источника интоксикации. Становится объяснимым известное явление падения артериального давления во время проведения интестинального зонда — механизмы портальной транслокации в ответ на операционную травму кишечника приводят к развитию преходящего инфекционно-токсического шока.
Если такая интерпретация полученных данных справедлива, можно предположить, что минимизация хирургической агрессии на органы живота в процессе лечения позволит в дальнейшем существенно снизить летальность у пациентов с распространенным перитонитом. Отсюда следует и необходимость крайне бережного обращения с кишечными петлями в процессе релапаротомии и/или внедрения методов щадящей санации полости брюшины при распространенном перитоните (например, лапароскопической санации или пролонгированного воздействия протеолитических ферментов [15]).
Литература
1. Дадвани С.А. Хирургическое лечение распространенного гнойного перитонита // Врач. 1998. (1). 10-12.
Dadvani S.A. Surgical treatment of a widespread purulent peritonitis. Doctor. 1998. 1: 10-12.
2. Куликов Л.К., Астафьев М.Д., Зайчук И.П., Привалов Ю.А. Результаты лечения распространенного гнойного перитонита методом этапных санаций брюшной полости // Актуальные вопросы клинической хирургии: Сборник науч. трудов. Иркутск; 1996. 209-211.
Kulikov L.K., Astafev M.D., Zaychuk I.P., Privalov Yu.A. Results of treatment of a widespread purulent peritonitis a method of step sanitation of a belly cavity // Pressing questions of clinical surgery: The collection of scientific works. Irkutsk; 1996, 209-211.
3. Савельев В.С., Филимонов М.И., Гельфанд Б.Р. и др. Программируемый перитонеальный лаваж
в лечении распространенного перитонита // Анн. хир. 1996. (2). 25-29.
Savelev V.S., Filimonov M.I., Gelfand B.R. et al. Programmed peritoneal washing in treatment of a widespread peritonitis // Annals of surgery. 1996. 2: 25-29.
4. Livingston D.H., Deitch E.A. Multiple organ failure: a common problem in surgical intensive care unit patients // Ann. Med. 1995. 1. 13-20.
5. Judges D., Sharkey P., Cheung H. et al. Pulmonary microvascular fluid flux in a large animal model of sepsis: evidence for increased pulmonary endothelial permeability accompanying surgically induced peritonitis in sheep // Surgery. 1986. 2. 222-234.
6. Guo W., Soltesz V., Ding J.W. et al. Abdominal rubber drain piece aggravates intra-abdominal sepsis in the rat // Eur. J. Clin. Invest. 1994. 8. 540-547.
7. Bagby G.J., Plessala K.J., Wilson L.A. et al. Divergent efficacy of antibody to tumor necrosis factoralpha in intravascular and peritonitis models of sepsis // J. Infect Dis. 1991. 1. 83-88.
8. Aldazabal P., Eizaguirre I., Barrena M.J. et al. Bacterial translocation and T-lymphocyte populations in experimental short-bowel syndrome // Eur. J. Pediatr. Surg. 1998. 4. 247-250.
9. Eizaguirre I., Aldazabal P., Barrena M.J. et al. Bacterial translocation to the thoracic duct in a setting of
ischemia, partial resection and reperfusion of the porcine liver // Pediatr. Surg. Int. 1999. 3. 160-163.
10. Guo W., Andersson R., Ljungh A. et al. Enteric bacterial translocation after intraperitoneal implantation of rubber drain pieces // Scand. J. Gastroenterol. 1993.
5. 393-400.
11. Ozcelik M.F., Eroglu C., Pekmezci S. et al. The role of lactulose in the prevention of bacterial translocation in surgical trauma // Acta Chir. Belg. 1996. 1. 44-48.
12. Schimpl G., Feierl G., Linni K. et al. Bacterial translocation in short-bowel syndrome in rats // Eur. J. Pediatr. 1999. 4. 224-227.
13. Jacobi C.A., Ordemann J., Bohm B. et al. Does laparoscopy increase bacteremia and endotoxemia in a peritonitis model? // Surg. Endosc. 1997. 3. 235-238.
14. Sautner T., Gotzinger P., Redl-Wenzl E.M. et al. Does reoperation for abdominal sepsis enhance the inflammatory host response? // Arch. Surg. 1997. 3. 250-255.
15. Григорьев Е.Г., Коган А.С., Колмаков С.А. и др. Распространенные гнойные перитониты // Хирургия тяжелых гнойных процессов. Под ред. Е.Г. Григорьева, А.С. Когана. Новосибирск: Наука, 2000. 59-112.
Grigorev E.G., Kogan A.S., Kolmakov S.A. et al. Surgery Widespread purulent peritonitises of heavy purulent processes / under edition of E.G. Grigirev, A.S. Kogan. Novosibirsk: Science; 2000. 59-112.
bacterial translocation at relaparotomy in widespread peritonitis conditions
Konstantin Anatolevich APARcIN12, Yuriy Borisovich LISHMANov 3, Yuriy Maratovich GALEEv1, Mikhail vasilevich PoPov1, oleg viktorovich SALATO1, Elena vladimirovna KovAL1, Svetlana Aleksandrovna LEPEKHovA1
1Research Centre of Reparative and Restorative Surgery Centre Siberian Branch of Russian Academy of Medical Science 100, Yubileyniy P.O. 23, Irkutsk, 664079
2Irkutsk State Medical University 1, Krasnogo Vosstaniya str., Irkutsk, 664003
3Institute of Cardiology, Siberian Branch of Russian Academy of Medical Science 111a, Kievskaya str., Tomsk, 643012
In the work the influence of surgical manipulations in abdominal cavity on development of bacterial translocation (BT) at disseminated peritonitis (DP) is studied. The study was done by the method of scintigraphy with technetium-99m marked E. coli bacteria on 18 outbred dogs: group 1 — control group, without pathology (n = 6), group 2 — study of BT at DP (n = 6) and group 3 — study of BT at relaparotomy with manipulations on intestine at disseminated peritonitis (n=6). Qualitative evaluation of bacterial translocation was carried out with application of translocation index (TI). In the control group there were no BT registered. At disseminated peritonitis (group 2) translocation of technetium-99m marked E. coli bacteria through intestinal barrier occurred on first minutes after peritonitis development. After relaparotomy and manipulations on the intestine (group 3) BT significantly increased. In this group index of translocation during first 30 minutes increased sharply up to 37,5 % (35,9—38,6) vs 13,2 % (10,9—13,8) (pU = 0,004) in group 2. At that there was failure of hepatic barrier for E. coli marked. Obtained results show that in the norm there is no translocation of E. coli from distal parts of small intestine. On the first minutes after induction of disseminated peritonitis bacterial translocation develops. On the early stages of DP bacteria arriving in portal blood flow from the intestine are effectively stopped by hepatic barrier. Relaparotomy and manipulations on the intestine at disseminated peritonitis cause sharp activation of bacteria translocation in portal blood flow and systemic blood circulation.
Key words: bacterial translocation, scintigraphy, peritonitis, relaparotomy.
Aparcin K.A. — Ph.D., Grand Ph.D., Full Professor; deputy director on a science, professor of Department of Hospital Surgery
Lishmanov Yu.B. — Ph.D., Grand Ph.D., Full Professor; deputy director on a science
Galeev Yu.M. — Ph.D., chief of radionuclide diagnostics laboratory
Popov M.V. — Ph.D., senior scientific employee of radionuclide diagnostics laboratory
Salato O.V. — Ph.D., younger scientific employee of radionuclide diagnostics laboratory, e-mail: [email protected] Koval E.V. — younger scientific employee of laboratory of bacteriology Lepekhova S.A. — Ph.D., chief of laboratory of experimental surgery
