CC BY
68
№ 4 - 2012 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки
УДК 612.342.4:612.014.42
ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ПОСЛЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЕЕ ТРИПСИНОМ
В.В. Анищенко, А.В. Трубачева, Ю.В. Кузнецов
ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития (г. Новосибирск)
Цель. Изучение изменения электрической активности поджелудочной железы при моделировании панкреонекроза трипсином. Материалы и методы. Опыты проведены на лабораторных животных (коты) массой 3,0—3,5 кг. Методика регистрации сигнала была стандартной, время регистрации от 1,5 до 6 часов. Для получения объективных данных, подтверждающих изменения в железе, проводилась компьютерная морфометрия с определением относительной площади некроза в ткани поджелудочной железы. Результат. Основной закономерностью изменения электрической активности поджелудочной железы после повреждения трипсином было достоверное и продолжительное ее снижение. Но длительные периоды сниженной активности чередовались с кратковременными периодами повышения такой активности, которая нами была названа патологической, так как основные расчетные показатели сигнала в эти периоды достоверно превышали норму.
Ключевые слова: электрическая активность, панкреонекроз.
Трубачева Алла Васильевна — кандидат медицинских наук, докторант. кафедры хирургии ФПК и 1111В «Новосибирский государственный медицинский университет», е-mail: trubacheva2008@mail.ru
Анищенко Владимир Владимирович — доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой хирургии ФПК и ППВ ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», e-mail: AVV1110@yandex.ru
Кузнецов Юрий Владимирович — кандидат медицинских наук, ассистент кафедры хирургических болезней педиатрического факультета ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», e-mail: natas@list.ru
Введение. Для диагностики острого панкреатита, его форм и осложнений применяется большое количество лабораторных и инструментальных методов диагностики, но вопросы функционирования поджелудочной железы (ПЖ) в условиях панкреатита в литературе не освещены. О сложности диагностики заболеваний ПЖ свидетельствует огромное число лабораторных тестов (около 200), не говоря уже об инструментальных методах. Ежегодно
разрабатываются все новые и новые способы диагностики заболеваний ПЖ, что объясняется неудовлетворенностью практических врачей уже существующими методами [7]. В настоящее время для диагностики недостаточности ПЖ используется большое количество методов исследования, однако большинство из них не позволяют выявить функциональную недостаточность ПЖ в связи с их малой специфичностью, малодоступностью для многих лечебно-профилактических учреждений. Кроме того, у пациентов с острым панкреатитом изучение функционального состояния ПЖ не проводится в связи с трудоемкостью, высокой стоимостью и небезопасностью применения некоторых методик в условиях деструктивного панкреатита.
Непрерывность патологического процесса в ПЖ требует своей регистрации, но пока отсутствуют доступные методы подобного контроля. Более того, постоянно наблюдать за активностью процесса в ПЖ в настоящее время практически невозможно
[5].
Электрофизиологические методы позволяют изучать процессы, происходящие в органах и тканях в норме и патологии, путем исследования протекающих в них биоэлектрических процессов. Известно, что функция органа проявляется, во-первых, специфическим рабочим эффектом (сокращение, секреция и т. п.) и, во-вторых, рядом общих для тканей неспецифических физико-химических изменений (интенсивность обменных процессов, теплообразование, биоэлектрическая активность и др.) [6]. Таким образом, в ряде случаев состояние и рабочие возможности органа можно оценивать как по специфическому, рабочему эффекту, так и по сопровождающей его биоэлектрической активности.
Целью данного исследования было изучения изменения электрической активности ПЖ при моделировании панкреонекроза трипсином.
Материалы и методы. Опыты проведены на лабораторных животных (коты) массой 3,03,5 кг. Экспериментальная группа животных, у которых панкреонекроз моделировали трипсином, составила 11 животных. Четверо животных погибло в первые несколько минут опыта. Их данные не вошли в статистическую обработку. У семи оставшихся животных трипсин после лапаротомии вводился непосредственно в ткань железы из нескольких точек в дозах 30 мг/кг (4 опыта) и 50 мг/кг (3 опыта). Регистрация сигнала проводилась программно-аппаратным комплексом «БОСЛАБ». Платиновые электроды были изготовлено самостоятельно. Их погружали непосредственно в ткань железы после лапаротомии у животных под общим обезболиванием. Методика регистрации сигнала была стандартной, время регистрации от 1,5 до 6 часов [1-4]. После окончания эксперимента и эвтаназии удаляли ПЖ, препарат фиксировали формалином, делили на 10-12 частей. Из каждой части готовили 4-6 срезов. Для получения объективных данных, подтверждающих изменения в железе, проводилась компьютерная морфометрия с определением относительной площади некроза в ткани поджелудочной железы.
Оценка «сырого» электрического сигнала как в норме, так и при различном моделировании панкреонекроза проводилась одинаково [1]. Рассчитывались максимальный вольтаж пиков (его отрицательные и положительные значения), стандартное отклонение и сумма квадратов амплитуды в секунду сигнала (СКА/с). «Сырой сигнал» экспортировался в электронную таблицу MS Office Excel, где и рассчитывались средние значения этих показателей в течение всего периода регистрации по разработанному нами в программе Excel алгоритму. Затем записи сигнала, полученные при повреждении железы, в MS Office Excel разбивались на 10-минутные, с учетом данных о периодичности секреции [2] и рассчитывались средние значения основных показателей сигнала в каждом 10-минутном промежутке. Полученные данные обрабатывались при помощи статистических программ STATISTICA 6, Excel, BIOSTAT
2008 и сравнивались со средними значениями аналогичных показателей сигнала в норме. При нормальном распределении данных использовались параметрические методы статистической обработки данных (дисперсионный анализ, корреляция), при ненормальном распределении их непараметрические аналоги. Экспериментальная часть работы проведена на кафедре патофизиологии ОГМА в 2008-2010 годах на лабораторных животных. Все экспериментальные работы проводились согласно «Правилам поведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 г. № 755)
Результат. В группе животных, моделирование панкреонекроза которым проводилось трипсином, изменения электрической активности произошли во всех случаях. Основной закономерностью изменения электрической активности ПЖ после повреждения трипсином было достоверное и продолжительное ее снижение. Но длительные периоды сниженной активности чередовались с кратковременными периодами повышения активности. Которая нами была названа патологической так, как основные расчетные показатели сигнала в эти периоды достоверно превышали норму (табл. 1).
Таблица 1
Основные характеристики сигнала при патологической активности в сравнении
с высокой активности в норме
Г руппа Общее кол-во записей Кол-во записей высокой активности Мак пол. вольтаж Мак отриц. вольтаж Стан. отклон Сумма квад. аплитудыс (СКА/с)
Норма 257 22 213 ± 114,7 Ме — 138 (51-447) 29,7 ± 10,9 Ме — 81,1 (46-165)
Трипсин 130 18 641± 157 Р = 0,000 584 ± 177,7 Ме — 39,4 (16,2137) Ме — 115,7 (38-2709) Р = 0,03
В этой экспериментальной группе животных, как и в предыдущих, нами исследована структура сигнала после повреждения. Для чего отбирались записи, имеющие значения СКА/с выше или равно 36,74 (верхняя граница нормы показателя СКА/с, рассчитанная в предыдущих экспериментах по изучению сигнала в норме) и ниже или равно 2,1 (нижняя граница нормы СКА/с), т. е. активность выходила за рамки рассчитанной ранее нормы (5, 95 — процентили). В ранее проведенных экспериментах по изучению нормы (более 257 записей) преимущественно преобладали электрограммы, имеющие средние значения расчетных показателей сигнала (85,7 %). Количество электрограмм с высокой электрической активностью в норме не превышало 8,5 %, а после повреждения ПЖ трипсином увеличилось почти в два раза, и составило 13,5 % (Кси — квадрат, р = 0,033). Количество электрограмм, отражающих низкую электрическую активность после повреждения возросло в 5,5 раз и составило 32,3%, а в норме низкая активность отмечена лишь в 5,8% электрограмм. (Кси — квадрат, р = 0,000).
Таким образом, основной особенностью сигнала после повреждения трипсином было его снижение. Важно, что схожее изменение электрической активности отмечено нами и при моделировании панкреонекроза другими способами. Снижение электрической активности отразилось на средних значениях расчетных показателей сигнала. Наиболее значимый показатель, характеризующий электрическую активность — сумма квадратов амплитуды в секунду (СКА/с) оказался достоверно в три раза меньше нормы (р = 0,000 критерий
Мана-Уитни). Нужно отметить, что этот расчетный показатель был достоверен во всех экспериментальных группах. Но вольтаж и стандартное отклонение в этой экспериментальной группе малодостоверно отличаются от нормы. Низкая статистическая достоверность этих показателей связана с большим разбросом данных между этими значениями при резком повышении активности и снижении ее (р > 0,05 критерий Мана-Уитни), а также относительно коротким периодом регистрации сигнала после повреждения в связи с ранней гибелью животных от прогрессирующей органной недостаточности и трипсинового шока. Расчетные характеристики сигнала, разделенного на отрезки в 10 мин для каждой экспериментальной группы и нормы представлены в табл. 2.
Таблица 2
Основные показатели электрического сигнала поджелудочной железы после моделирования панкреонекроза трипсином (10 мин — регистрация)
Экспериментальная группа Кол-во записей Мак. пол. значения вольтажа Мак отрицат. значения вольтажа Стандартное отклонение Сумма кв. амплитуды/с (СКА/с)
Трипсин 130 Ме — 143 (20-752) P = 0,4 Ме — 90 (12-699) P = 0,8 Ме — 11,2 (4,8-82,9) P = 0,2 Ме — 4,4 (0,5-163,7) P = 0,000
Сигнал в норме 257 Ме — 135 (38-410) Ме — 87 (28-470) Ме — 13,4 (5,9-37,1) Ме — 11,3 (1,3-100)
Для наглядного представления об особенностях изменения электрической активности в программе MS Office Excel были построены графики динамики показателя СКА/с в каждые 10 мин, отдельно для каждого часа регистрации эксперимента. Дополнительно на графиках отмечены расчетные показатели верхней и нижней границы нормы, рассчитанные в эксперименте по изучению нормальных характеристик сигнала в стандартной 10-минутной записи нормы. Эти графики очень наглядно демонстрируют тип изменения электрической активности. В опытах, где повреждающая доза была высокой, нами встретился лишь I тип изменений электрической активности (рис. 1). При меньшей повреждающей дозе отмечено проявление активности, характерного для I типа электрической активности (три случая), и III электрической активности (один случай) (рис. 2).
зии
СКА\фи«8/Й
100 ■ 0 -
г г 1 - 1 20 АО 60 80 100 мим время (минуты)
Іернод рйкМй повышен;гя э.1сктрнч(СИЙ активности - I тип (^САфимснт —первый тас)
150
ню СкА\с (ние\с) 30
1 ■ р*%уп
О 1 мак 0 10 20 30 4-0 50 мин время {минуты)
1ернол сохраняющейся повышенной электрической активности -1 тип (эксперимент 38 -второй час)
150 100 СКА/С («мв/о
~~ резу
О і і н ■ і “ мак 0 10 20 30 40 50 60 Бремя (минуты)
Іернод сохраняющейся электрической активности - I тип (эксперимент 38 - третий час)
1 е;ґі
СИА/С|Н«А\) РЄЗу£
0 т “1 1 мэк 5 ю із го зі зо їз т 45 Ы1НЧ время (мии/ты}
Іериод нііїкои электрической активности - I гиб ['эксперимент 38 — четвертый час!
Рис. 1. График изменения показателя сигнала — суммы квадратов амплитуды сигнала в секунду при повреждении поджелудочной железы трипсином в дозе 50 мг/кг (I — тип)
Рис. 2. График изменения показателя сигнала — суммы квадратов амплитуды сигнала в секунду при повреждении поджелудочной железы трипсином в дозе 30 мг/кг (III — тип)
Выводы. Характер электрической активности ПЖ после повреждения меняется, отмечается длительное достоверное снижение электрической активности со снижением вольтажа и частоты пиков.
Средние расчетные характеристики сигнала после повреждения снижены. Достоверно снижен показатель — СКА/а. Нужно отметить, что и в других экспериментальных группах был всегда достоверен, поэтому может быть использован как диагностический критерий при изучении функции ПЖ электрографическим методом.
Снижение электрической активности связываем как со снижением функции органа, в ответ на повреждение, так и гибелью клеток. И стойкое снижение электрической активности связано с гибелью большого количества клеток и служит критерием диагностики некробиоза и его тяжести.
Повышение электрической активности сразу после повреждения — «патологическая активность» объясняется одновременной гибелью большого количества клеток, а на четвертом часу после повреждения, связана с вторичным повреждением клеток, хорошо известным в патогенезе развития панкреонекроза. Отмечено, что и проявление патологических изменение в брюшной полости и ПЖ наиболее ярко проявляются после повышения электрической активности железы, и ярче в тех случаях, где такая активность наиболее была высокой. Таким образом, «патологическая активность» служит дополнительным критерием диагностики некроза и указывает на тяжесть заболевания.
Список литературы
1. Анищенко В. В. Типы электрического сигнала поджелудочной железы при развитии панкреонекроза в эксперименте [Электронный ресурс] / В. В. Анищенко, А. В. Трубачева, С. Г. Штофин // Медицина и образование в Сибири. — 2012. — № 1. — Режим доступа : http://ngmu.ru/cozo/mos/article/text_full.php?id=620
2. Аметов А. С. Роль в -клеток в регуляции гомеостаза глюкозы в норме и при сахарном диабете 2 типа / А. С. Аметов // Сахарный диабет. — 2008. — № 4. — С. 6-12.
3. Электрография поджелудочной железы / А. В Трубачева [и др.] // Вестн. Уральской академической медицинской науки. — 2010. — Т. 2, № 30. — С. 76-79.
4. Электрическая активность поджелудочной железы при повреждении ее этиловым спиртом / А. В. Трубачева [и др.] // Наркология. — 2010. — № 9. (105). — С. 21-25.
5. Маев И. В. Болезни поджелудочной железы : практическое руководство / И. В. Маев, Ю. А. Кучерявый. — М., 2009. — С. 728.
6. Шмидт Р. Физиология человека : пер. с англ. : в 3 т. / Р. Шмидт, Г. Тевс. — М. : Мир, 2006. — Т. 1. — С. 958.
7. The Functional Gastrointestinal Disorders / Ed. D. A. Drossman. — McLean (USA) : Degnon Associates, 2000. — Р. 564.
CHARACTERISTIC OF ELECRIC SIGNAL OF PANCREAS AFTER DAMAGE BY TRYPSIN
V.V. Anishchenko, A.V. Trubacheva, Y.V. Kuznetsov
SEIHPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment» (Novosibirsk c.)
Purpose: The study of changes of pancreas electric activity for pancreonecrosis modeling by trypsin. Materials and methods: Experiments were held with test animals (cats) of 3.0-3.5 kg mass. Signal registration methodology was standard; registration time was from 1.5 to 6 hours. Computer morphometry with identification of necrosis relative area in pancreas tissue was held for receiving the impartial data, confirming changes in pancreas. Result. The significant and long-term decrease of pancreas electric activity after damage by trypsin was the main regularity. But long periods of lower activity alternated with short-term periods of this activity growth, which we named pathologic, because the basic calculated indexes of signal significantly exceeded the norm in this period.
Keywords: electric activity, pancreonecrosis.
About authors:
Trubacheva Alla Vasilievna — candidate of medical sciences, PhD student of surgery chair of FAT & PDD at SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», e-mail: trubacheva2008@mal.ru
Anishchenko Vladimir Vladimirovich — doctor of medical sciences, professor, head of surgery chair of FAT & PDD SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», e-mail: AVV1110@yandex.ru
Kuznetsov Yury Vladimirovich — candidate of medical sciences, assistant of surgical illnesses chair of pediatric faculty at SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», e-mail: natas@list.ru
List of the Literature:
1. Anishchenko V. V. Types of electric signal of pancreas at pancreatonecrosis progression
in experiment [electron resource] / V. V. Anishchenko, A. V. Trubachev, S. G. Shtofin // Medicine and education in Siberia. — 2012. — № 1. — Access mode:
http://ngmu.ru/cozo/mos/article/text_full.php?id=620
2. Ametov A. S. Role P — cells in regulation of homeostasis glucose at norm and at diabetes mellitus 2 types / A. S. Ametov // Diabetes mellitus. — 2008. — № 4. — P. 612.
3. Pancreas electrography / A.V. Trubacheva [etc.] // Bul. of Ural academic medical science. — 2010. — V. 2, № 30. — P. 76-79.
4. Electric activity of pancreas at damage by its ethyl alcohol / A. V. Trubacheva [etc.] // Addictology. — 2010. — № 9. (105). — P. 21-25.
5. Maev I. V. Illnesses of pancreas: practical guidance / I. V. Maev, Y. A. Kucheryavy. — M, 2009. — P. 728.
6. Schmidt R. Human physiology: trans. form English: in 3 V. / R. Schmidt, G. Tevs. — M: World, 2006. — V. 1. — P. 958.
7. The Functional Gastrointestinal Disorders / Ed. D. A. Drossman. — McLean (USA) : Degnon Associates, 2000. — P. 564.
