CC BY
25
12. Реброва, О. Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA / О. Ю. Реброва. - М. : МедиаСфера, 2002. - 312 с.
13. Солодков, А. С. Функциональные состояния спортсменов и способы их восстановления / А. С. Солодков. — СПб. : СПбГАФК, 2001. — 34 с.
СУРИНА-МАРЫШЕВА Елена Фёдоровна, кандидат биологических наук, доцент кафедры физиологии Уральского государственного университета физиче-
ской культуры, докторант кафедры патофизиологии Южно-Уральского государственного медицинского университета.
СОЛОВЬЕВА Елена Владимировна, аспирантка кафедры физиологии Уральского государственного университета физической культуры. Адрес для переписки: surina-marysheva2015@mail.ru
Статья поступила в редакцию 10.06.2015 г. © Е. Ф. Сурина-Марышева, Е. В. Соловьева
УДК 616.36-089.87-008.9-092.9
Л. О. БАРСКАЯ Т. П. ХРАМЫХ В. Л. ПОЛУЭКТОВ П. А. ЕРМОЛАЕВ К. В. ЗАВОДИЛЕНКО
Омский государственный медицинский университет
ДИНАМИКА ПРОЦЕССОВ
СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО
ОКИСЛЕНИЯ
В ОСТАВШЕЙСЯ ЧАСТИ ПЕЧЕНИ ПОСЛЕ РАСШИРЕННОЙ ГЕМИГЕПАТЭКТОМИИ
(ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
В эксперименте оценивали процессы свободнорадикального окисления в оставшейся части печени после расширенной гемигепатэктомии. В течение первых трех суток послеоперационного периода процессы свободнорадикального окисления в оставшейся части печени после предельной резекции характеризуются образованием свободных радикалов. К 7-м суткам наблюдается истощение антиоксидантной системы в оставшейся части печени. Структурные изменения в печени выявляются уже к 12 часам послеоперационного периода и характеризуются выраженным полнокровием всех отделов печеночной дольки и наличием признаков гидропической, а затем в течение трех суток и жировой дистрофии с очагами некрозов паренхимы, обусловливая ее дисфункцию в послеоперационном периоде. Только к 7-м суткам появляются признаки регенерации в виде увеличенных многоядерных гепатоцитов.
Ключевые слова: печень, гемигепатэктомия, свободнорадикальное окисление, пере-кисное окисление липидов.
В 1963 г. Т. Е. Starzl первым в мире пересадил печень человеку, а в 1967 г. он выполнил первую успешную трансплантацию в Университете Колорадо. Казалось, что это событие в скором времени навсегда радикально изменит направление хирургического лечения пациентов с заболеваниями печени, и пересадка органа даст возможность минимизировать количество обширных резекций печени, влекущих за собой ряд известных тяжелых ранних и поздних послеоперационных осложнений. Эйфорию быстро сменила реальность: обсуждая показания к пересадке печени от донора, необходимо прежде всего учитывать риск рецидива заболевания в трансплантате, поскольку сложный комплекс этических проблем, связанных с забором части органа у здорового чело-
века, включает не только безопасность донора, но и реальную оценку продолжительности жизни реципиента после операции.
Несмотря на очевидный прогресс в хирургии, далеко не во всех крупных городах России и даже не во всех странах мира проводятся трансплантации печени. Между тем количество пациентов с показаниями к этой операции не уменьшается. В связи с этим хирурги вынуждены проводить резекции различного объема, в том числе и предельно допустимые, чтобы в некоторых случаях добиться радикального излечения, а иногда лишь продления жизни с надеждой на трансплантацию в последующем, которая в нашей стране поставлена на поток лишь в крупных центрах Москвы и Санкт-Петербурга.
3.5
3.3
t.5
■..О
3.5
0.0
—1 Г-
л- -
\
........... _ - \ 1 \ !
А
Ш
юктроль су; 7 сут
12 -JacoE 3 сут
ГруГГга
О адЬ-75%
Рис. 1. Динамика быстрой вспышки в гомогенате оставшейся печени крысы после обширной резекции
При этом на первый план выходит минимизация ранних и поздних послеоперационных осложнений. До настоящего времени предельно допустимая резекция печени, оставаясь операцией высокого риска, является основным хирургическим методом лечения пациентов с очаговыми заболеваниями печени и вне-печеночных желчных протоков [1].
Операционная травма и массивная кровопотеря закономерно приводят к активации симпатоадре-наловой системы и централизации кровообращения, как основному компенсаторному механизму, направленному на кровоснабжение жизненно важных органов — головного мозга и сердца. В то же время органы брюшной полости, в частности оставшаяся часть печени, находятся в состоянии ишемии. Не стоит забывать и о неодинаковой резистентности разных органов к ишемии, что связано с их функциями в организме и особенностью кровоснабжения. Это состояние усугубляется неизбежной острой портальной гипертензией после обширной резекции печени. Вышеизложенное приводит к образованию активных свободных радикалов и запускает каскад реакций с участием полиненасыщенных жирных кислот, играющих незаменимую роль во многих реакциях обмена и формировании структуры клетки, в частности, ее мембраны. Иными словами, начинается перекисное окисление липидов, что в конечном итоге влечет за собой мощный цитотоксический эффект, приводящий к повреждению органа. В свою очередь, нарушаются все функции этого органа, то есть развивается острая печеночная недостаточность, которая в случае декомпенсации и сопутствующей интраоперационной массивной кровопотери может привести к полиорганной недостаточности, а затем и к летальному исходу.
Знание патогенеза осложнений после этих операций позволит пересмотреть план подготовки пациента к обширной резекции, а также скорректировать протоколы интенсивной патогенетической терапии в послеоперационном периоде в условиях отделения реанимации. В связи с этим актуально исследовать повреждение оставшейся части печени. Экспериментальных данных, посвященных исследованию про-
цессов свободнорадикального окисления в оставшейся части печени после обширной резекции, в литературе нет, а о структурных изменениях в виде фиброза и цирроза в отдаленные сроки известно, но исследования, посвященные ранним морфологическим изменениям в печени после обширной резекции, единичны [1, 2].
В связи с этим целью нашего исследования стала оценка процессов свободнорадикального окисления в оставшейся части печени после расширенной гемигепатэктомии в раннем послеоперационном периоде с указанием сроков их возникновения.
Для достижения поставленной цели была исследована интенсивность процессов свободнорадикаль-ного окисления в оставшейся печени после расширенной гемигепатэктомии в раннем послеоперационном периоде и дана оценка структурным изменениям оставшейся части печени после предельно допустимой резекции в раннем послеоперационном периоде.
Материал и методы исследования. Опыты проводились с учетом положений, рекомендованных Международным комитетом по науке о лабораторных животных и поддержанных ВОЗ, в которых детально изложена информация об использовании лабораторных животных в экспериментальных исследованиях, и согласно требованиям Европейской конвенции по содержанию, кормлению и уходу за подопытными животными, а также выводу их из эксперимента и последующей утилизации.
Исследование выполнено на 60 белых беспородных крысах-самцах массой 200 — 220 г, выращенных и содержавшихся в одинаковых условиях. В эксперимент брали животных после 12 часов голода при свободном доступе к воде. Резекцию печени проводили по разработанной нами методике, и уходящая часть органа составляла 80 %, что эквивалентно объему предельно допустимой резекции печени у человека.
Рассчитывали объем выборки, то есть минимально достаточное количество экспериментальных животных для обеспечения достоверности выводов исследования, по формуле F. Lopez-Jimenez et al.
Рис. 2. Динамика спонтанной светимости в гомогенате оставшейся печени крысы после обширной резекции
Рис. 3. Динамика светосуммы в гомогенате оставшейся печени крысы после обширной резекции
Минимально достаточное количество животных в группе для получения в последующем достоверных результатов — 8 крыс. Животных наркотизировали диэтиловым эфиром, у 50 из них проводили резекцию печени. Контрольную группу составили 10 наркотизированных крыс. Через 12 часов, одни, трое и семь суток после операции забирали оставшуюся печень для исследования гомогената ткани методом хеми-люминесценции на аппарате «Флюорат 02-3М» и для гистологического исследования с фиксацией 10 % нейтральным формалином, заливкой в парафин и последующей окраской срезов гематоксилином и эозином.
Результаты обработаны с применением программы STATISTICA 6,0. Достоверность различий полученных показателей определяли с использованием непараметрического критерия Манна — Уитни. За критический уровень было принято р<0,05.
Результаты. Динамика параметров прооксидант-ных системы представлена на рис. 1—3. Через 12 ч после операции светосумма возросла в 1,5 раза, а быстрая вспышка и спонтанная светимость снизились по сравнению с контролем в 1,5 и 7 раз соответственно. Такой уровень параметров свободноради-кального окисления сохранялся в течение трех суток.
К седьмым суткам послеоперационного периода все параметры свободнорадикального окисления резко снизились: светосумма — практически в 2 раза, быстрая вспышка — в 9 раз, спонтанная светимость — в 3 раза по сравнению с контролем.
Полученные нами функциональные нарушения подтверждаются структурными изменениями в оставшейся части печени. Полнокровие печени наблюдалось уже через 12 часов: синусоиды всех отделов печеночной дольки были заполнены эритроцитами, а часть гепатоцитов имела признаки гидро-пической дистрофии (феномен «мятой бумаги») (рис. 4). Далее, в течение третьих суток после операции, выявлялись признаки жировой дистрофии ге-патоцитов (оптически пустые вакуоли), а также изменения, характерные для гидропической дистрофии (тот же феномен «мятой бумаги»). Кроме того, в паренхиме визуализировались элементы некробиоти-ческих изменений в виде кариопикноза гепатоцитов с конденсацией хроматина, а также множественные мелкие очаги некрозов с мононуклеарной инфильтрацией (рис. 5, 6). На седьмые сутки отмечались признаки регенерации: многоядерные гепатоциты и ге-патоциты с гиперхромными и полиморфными ядрами. Дистрофия гепатоцитов выражена не была,
V V*
*
а
»*
- 1 »» *
I *
4
** Г"
'•V
ж
1,
• * *
Гл Г ^^ -
» *
* *
а.
и *
г
V'
я 4.
»' * I
^ г .
.* л}
1 .т (Г
« -
Рис. 4. Оставшаяся часть печени крысы через 12 часов после обширной резекции (окраска гематоксилином и эозином, объектив Х40, окуляр Х15)
Рис. 7. Оставшаяся часть печени крысы через семь суток после обширной резекции (окраска гематоксилином и эозином, объектив Х40, окуляр Х15)
Рис. 5. Оставшаяся часть печени крысы через сутки после обширной резекции (окраска гематоксилином и эозином, объектив Х40, окуляр Х15)
Рис. 6. Оставшаяся часть печени крысы через трое суток после обширной резекции (окраска гематоксилином и эозином, объектив Х40, окуляр Х15)
и уже появилась молодая грануляционная ткань с формирующимися сосудами (рис. 7).
Обсуждение. В ряде исследований [3 — 5] было показано, что при моделировании терминальных и экстремальных состояний все показатели хемилю-
минесценции гомогенатов печени заметно снижены, что логично объясняется активацией ферментов антиоксидантной системы и укладывается в общую концепцию основной функции органа — обезвреживанию и выведению токсинов. Реализация этой функции обеспечивается не только за счет структурной особенности органа, но и наличием специфических ферментных систем, ингибирующих действие свободных радикалов. Первую линию защиты от свободных радикалов в печени представляет каталаза, которая преимущественно находится в пероксисомах и в минимальной концентрации внеклеточно. Кроме того, некоторыми авторами показана и перокси-дазная активность клеток печени, в частности доказано наличие глутатионпероксидазы [4, 6 — 8]. Важный вклад в работу специфической антиоксидантной системы вносят ферменты эндоплазматического ретикулума клеток печени, относящиеся к группе монооксигеназ (гидролаз) и названные цитохромами Р-450 [4, 8, 9]. Помимо внутриклеточной анти-оксидантной защиты, работает и внеклеточная в виде универсального внеклеточного ингибитора свободных радикалов церуллоплазмина, проявляющего супероксиддисмутазную активность. Кроме перечисленных ферментов, обладающих высокой активностью, что обеспечивается высокой скоростью обмена протонов, имеется ряд соединений, также инактивирующих окислительные свободные радикалы — фенольные соединения (полифенолы, фла-воноиды). К ним относятся триптофан, фенилаланин, витамины Е и К, убихинон, стероидные гормоны [10].
В течение первых трех суток на фоне острой портальной гипертензии, закономерно формирующейся у животных после предельной резекции печени, наблюдается увеличение светосуммы с одновременным уменьшением быстрой и медленной вспышек, что может свидетельствовать о явной дезорганизации двух сбалансированных в норме процессов — образовании свободных радикалов и их своевременной мгновенной утилизации за счет активации антиоксидантной системы. С одной стороны, включение мощной антиоксидантной системы в печени очевидно, но, с другой — такая чрезмерная и, возможно, неконтролируемая активация ферментов антиоксидантной защиты неизбежно приводит к повреждению гепатоцитов, поскольку доказано, что при высокой концентрации антиоксиданты оказывают повреждающее действие [3, 7, 10], о чем свиде-
тельствуют и полученные нами данные. Следует отметить, что снижение уровня спонтанной светимости при прочих описанных условиях не свидетельствует об инактивации антиоксидантов, а может быть объяснено следующим: во-первых, оставшаяся печень попросту не содержит одномоментно исходного количества ферментов антиоксидантной системы по сравнению с целым органом; во-вторых, остаток печени находится в условиях ишемии-ре-перфузии, в связи с чем ферментной активности недостаточно еще и сначала из-за мощного образования активных форм кислорода, а позднее ввиду резкого оттока крови от непарных органов брюшной полости, в большей мере, от кишечника, несущей дополнительные эндотоксины, и уже доказано, что эндотоксемия переходит в стадию аутоагрессии [2, 7, 11].
Через семь суток после операции все показатели хемилюминесценции были резко снижены, что явно свидетельствует о тотальном истощении как свободных активных радикалов, так и ферментов антиокси-дантной системы. В целом, учитывая высокую способность печени к возобновлению функции, возможные последствия реперфузионных повреждений оставшейся части печени не столь драматичны и вполне совместимы с жизнью.
Структурные изменения в оставшейся части печени обусловливают ее дисфункцию и характеризуются деструктивными изменениями в паренхиме, что в конечном итоге приводит к формированию цирроза печени [1, 9, 11]. Гипертрофия оставшейся паренхимы печени со значительным увеличением количества сосудов свидетельствует о ее компенсаторных возможностях в ответ на резекцию [1, 9, 12].
Заключение. В течение первых трех суток послеоперационного периода процессы свободнорадикаль-ного окисления в оставшейся части печени после предельной резекции характеризуются массивным образованием свободных радикалов. К седьмым суткам наблюдается истощение антиоксидантной системы в оставшейся части печени. Структурные изменения в печени выявляются уже к 12 часам послеоперационного периода. Они обусловливают ее дисфункцию и характеризуются деструкцией паренхимы в послеоперационном периоде.
Библиографический список
1. Федоров, В. Д. Функционально-морфологические изменения и регенерация печени после ее резекции / В. Д. Федоров, В. А. Вишневский, А. В. Подколозин // Хирургия. — 1993. — № 6. - С. 14-21.
2. Альтерация печени при экспериментальном дисбиозе у крыс / А. С. Созинов [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2003. — Т. 136, № 2. — С. 23-26.
3. Долгих, В. Т. Активация процессов липопероксидации при острой смертельной кровопотере и повреждение сердца / В. Т. Долгих, Ф. И. Разгонов, Л. Г. Шикунова // Общая реаниматология. - 2006. - № 5-6. - С. 50-54.
4. Кашибадзе, К. Н. Оксидантно-антиоксидантные процессы в тканях при ишемическом и реперфузионном повреждениях тонкого кишечника / К. Н. Кашибадзе, И. М. На-кашидзе // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2009. - № 2. - С. 19-22.
5. Pierro, A. Intestinal ischemia-reperfusion injury and multisystem organ failure / A. Pierro, S. Eaton // Semin. Pediatr. Surg. - 2004. - Vol. 13, № 1. - Р. 11-17.
6. Беляков, Н. А. Антиоксидантная активность биологических жидкостей человека: методология и клиническое значение / Н. А. Беляков, Н. Г. Семесько // Эфферентная терапия. - 2005. - Т. 11, № 1. - С. 5-21.
7. Владимиров, Ю. А. Свечение, сопровождающее биохимические реакции / Ю. А. Владимиров // Соросовский образовательный журнал. - 1999. - № 6. - С. 25-32.
8. Некоторые аспекты свободнорадикального повреждения трансплантированной печени / И. И. Дементьева [и др.] // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. -2001. - № 3. - С. 23-25.
9. Фархутдинов, Р. Р. Хемилюминесцентные методы исследования свободно-радикального окисления в биологии и медицине / Р. Р. Фархутдинов. - Уфа, 1998. - 90 с.
10. Dopexamine hydrochloride in septic shock: effects on oxygen delivery and oxygenation of gut, liver, and muscle / N. Lund [et al.] // J. Trauma. - 1995. - № 38. - P. 767-775.
11. Храмых, Т. П. К вопросу эндотоксемии при геморрагической гипотензии / Т. П. Храмых, В. Т. Долгих // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2009. -№ 1. - С. 28-30.
12. Liver blood flow after partial hepatectomy in the pig / D. Kahn [et al.] // J. Surg. Res. - 1984. - Vol. 37, № 4. -P. 290-294.
БАРСКАЯ Любовь Олеговна, ассистент кафедры топографической анатомии и оперативной хирургии. ХРАМЫХ Татьяна Петровна, доктор медицинских наук, заведующая кафедрой топографической анатомии и оперативной хирургии. ПОЛУЭКТОВ Владимир Леонидович, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой факультетской хирургии с курсом урологии. ЕРМОЛАЕВ Павел Александрович, аспирант кафедры топографической анатомии и оперативной хирургии.
ЗАВОДИЛЕНКО Константин Владимирович, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры патологической анатомии.
Адрес для переписки: barsik492@yandex.ru
Статья поступила в редакцию 10.06.2015 г. © Л. О. Барская, Т. П. Храмых, В. Л. Полуэктов, П. А. Ермолаев, К. В. Заводиленко
Книжная полка
Сапин, М. Анатомия человека. : учеб. В 3 т. Т. 3. Учение о сосудах, нервной системе и органах чувств / М. Сапин, Д. Никитюк, С. Клочкова ; под ред. М. Сапина. - М. : Новая Волна, 2015. - 220 с. - ISBN 9785-699-75939-2.
В третьей книге подробно описана анатомия сердца и кровеносных сосудов (артерий и вен), нервной системы, ее центральных и периферических органов (спинного и головного мозга, черепных и спинномозговых нервов), обеспечивающих регуляцию деятельности всех органов, систем и аппаратов в теле человека. Также подробно изложена функциональная анатомия органов чувств и общего покрова — кожи. Учебник предназначен для студентов, ординаторов, аспирантов и врачей стоматологического профиля.
