CC BY
30
Статья поступила в редакцию 12.08.2011 г.
ИЗМЕНЕНИЯ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ ПОСЛЕ МНОЖЕСТВЕННОЙ СКЕЛЕТНОЙ ТРАВМЫ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
CHANGES OF THE MORPHOMETRIC VALUES OF INTERNAL AFTER MULTIPLE SKELETAL TRAUMAS IN EXPERIMENT
Бочаров С.Н. Виноградов В.Г.
Лебедь М.Л. Кирпиченко М.Г. Гуманенко В.В.
Голубев С.С. Лепехова С.А.
Научный центр реконструктивной и восстановительной
хирургии СО РАМН,
Иркутский государственный медицинский университет, Городская клиническая больница № 3, Иркутский областной клинический консультативно-диагностический центр,
г. Иркутск, Россия
Bocharov S.N. Vinorgadov V.G. Lebed' M.L. Kirpichenko M.G. Gumanenko V.V. Golubev S.S. Lepekhova S.A.
Scientific center
of the reconstructive surgery,
Irkutsk State Medical University, Municipal Clinical Hospital N 3, Irkutsk Regional Clinical Consultative Diagnostic Center,
Irkutsk, Russia
Цель: Выявить и оценить выраженность вторичных структурных изменений сердца, лёгких, печени и почек у кроликов породы Шиншилла в условиях множественной скелетной травмы в эксперименте.
Материалы и методы: У 22 кроликов породы Шиншилла воспроизводили модель скелетной травмы двух конечностей со стабилизацией отломков в аппаратах внешней фиксации. Контрольную группу составили 10 интактных кроликов. Морфометрическое исследование препаратов сердца, лёгких, печени и почек выполнялось с помощью компьютерной микроскопической видеосистемы «Quantimet 550Ш» с встроенным пакетом статистических морфометрических программ «флллп» для цифрового анализа патоморфо-логического и цитологического материала.
Результаты: В основной группе лабораторных животных, при сравнении с данными контрольной группы, выявлены следующие статистически значимые изменения: в лёгких - увеличение показателей сосудистого индекса (+56 %) и толщины межальвеолярных септ (+25 %); в печени - признаки дистрофии около трети гепатоцитов, появление очагов некроза и клеточной инфильтрации; в почках - увеличение сосудистого индекса (+86 %) и парциальный некроз эпителия проксимальных канальцев; в сердце - значительное сокращение запасов гликогена (-80 %), увеличение сосудистого индекса (+80 %), увеличение площади кардиомиоцитов (+33 %) и появление участков некрозов. Летальность в основной группе в течение недели составила 54,5 %. В подгруппе умерших животных изменения морфометрических показателей имели более выраженный характер.
Выводы: Морфологическое исследование выявило полнокровие и дегенеративно-дистрофические изменения, включая появление очагов некроза, во внутренних органах лабораторных животных, перенесших множественную скелетную травму. Структурные изменения обнаружены во всех изученных органах, что подтверждает системный характер вторичного повреждения. В то же время, ни в одном из изученных органов не обнаружены несовместимые с жизнью изменения. Следовательно, важным звеном танатогенеза после множественной скелетной травмы является синдром взаимного отягощения. Ключевые слова: множественная скелетная травма; внутренние органы; морфометрия.
Objective: Detection and evaluation of the intensity of the secondary structural changes of the heart, lungs, liver and kidneys of the Chinchilla rabbits under the conditions of multiple skeletal traumas in the experiment.
Materials and methods: The authors rendered the model of skeletal trauma of two limbs with stabilization of the fragments in the external fixation devices in 22 Chinchilla rabbits. The control group consisted of 10 intact rabbits. Morphometric values of the preparations of the heart, lungs, liver and kidneys was realized with help of computer microscopic videosystem «Quantimet 550IW» with the built-in statistical software package «Q-win» for digital analysis of pathomorphologic and cytologic material. Results: the authors discovered statistically significant changes in the basic group of laboratory animals in comparison with control group data: in lungs there was increase of the vascular index characteristics (+56 %) and thickness of the alveolar septas (+25 %); in liver there were signs of the dystrophy of hepatocytes' one third, appearance of the focuses of necrosis and cellular infiltration; in kidneys there was the increase of vascular index (+86 %) and partial necrosis of the proximal tubules' epithelium; in heart there was the significant (-80 %) glycogen decrease, increase of the vascular index (+80 %), increase of the square of cardio-myocytes (+33 %) and appearance of the regions of necrosis. Lethality in basic group during one week was 54,5 %. In subgroup of dead animals the changes of morphometric values were more expressed. Conclusions: Morphometric examination revealed hyperemia and de-generative-and-dystrophic changes including appearance of the necrosis focuses in internal of the laboratory animals with multiple skeletal traumas. Structural changes were discovered in all studied organs that verify the system character of the secondary injuries. At the same time there were not the life incompatible changes in any studied organ. Therefore the important link of thanatogenesis after multiple skeletal traumas is the of mutual aggravation syndrome.
Key words: multiple skeletal traumas; internal; morphometry.
89
№ 4 [декабрь] 2011
Трансформация посттравматического местного раневого процесса в общее заболевание была описана Н.И. Пироговым еще в 1865 году. Дальнейшее изучение влияния скелетной травмы на организм привело к формированию концепции травматической болезни. К настоящему времени, благодаря экспериментальным и клиническим исследованиям, уже сложилось представление о дегенеративно-дистрофическом характере изменений внутренних органов после тяжелой травмы [1-3]. Открытым остается вопрос об эффективных способах воздействия, позволяющих предупредить или уменьшить выраженность вторичных посттравматических изменений внутренних органов. Важными критериями эффективности терапии травматической болезни являются наличие и выраженность структурных изменений внутренних органов, обнаруживаемые при морфологическом исследовании, что требует как качественной, так и количественной характеристики препаратов. Данные обстоятельства явились побудительным мотивом для выполнения настоящего исследования.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Объектом исследования были лабораторные животные — кролики
породы Шиншилла. Все манипуляции с животными производились на базе вивария научного отдела экспериментальной хирургии НЦРВХ СО РАМН, были одобрены этическим комитетом НЦРВХ СО РАМН и соответствовали «Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных» и «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях». Контрольную группу составили 10 интактных кроликов. После эвтаназии лабораторных животных путем внутривенного введения раствора хлорида калия на фоне барбитуровой седа-ции производили забор внутренних органов — сердца, легких, печени и почек. Морфометрическое исследование препаратов выполнялось на базе отдела патоморфологии и цитологии Иркутского областного клинического консультативно-диагностического центра с помощью компьютерной микроскопической видеосистемы «Quantimet 550IW». В таблице 1 представлены изученные морфометрические показатели и способы их определения. Полученные в контрольной группе данные были использованы в качестве референтных значений.
В условиях общей анестезии 22 животным основной группы
производили наложение спицево-го аппарата внешней фиксации на правое предплечье и левую голень с последующей остеотомией костей соответствующих сегментов. Данная травма не представляла непосредственной угрозы для жизни лабораторных животных, поскольку не сопровождалась прямым повреждением систем жизнеобеспечения или значимой кровопотерей. Стандартное послеоперационное лечение включало внутримышечное обезболивание анальгином в дозе 400-500 мг/кг/сутки в течение 5 дней после операции, антибио-тикопрофилактику линкомицином 50-70 мг/кг/сутки и инфузионную терапию раствором глюкозы 5 % в дозе 50-60 мл/кг/сутки в течение 3 дней после операции. Летальность у животных основной группы в течение недели после операции составила 54,5 %. У погибших лабораторных животных забор внутренних органов производился после установления факта биологической смерти. У выживших кроликов забор образцов внутренних органов производили через 7 дней после операции аналогично тому, как это делалось в контрольной группе. Полученные в основной группе данные рассматривались как единым массивом в сравнении с данными контрольной группы,
Таблица 1 Морфометрические показатели и способы их вычисления
Показатель Способ определения Единица измерения
Сосудистый индекс Отношение суммарной площади просветов сосудов к площади среза (на 10000 мкм2) Условные единицы
Толщина межальвеолярных септ Определяется среднее значение в 30 полях зрения мкм
Абсолютная площадь альвеол Определяется среднее значение в 30 полях зрения мкм2
Доля гепатоцитов с признаками дистрофии Отношение количества гепатоцитов с признаками дистрофии к общему количеству гепатоцитов в поле зрения %
Абсолютная площадь некрозов Определяется среднее значение в 30 полях зрения мкм2
Относительная площадь некрозов Отношение суммарной площади некрозов к площади среза (на 10000 мкм2) %
Клеточный индекс Отношение суммарного количества клеток инфильтрата к площади среза (на 10000 мкм2) Условные единицы
Абсолютная площадь клеток эпителия проксимальных канальцев почек Определяется среднее значение в 30 полях зрения мкм2
Доля клеток эпителия проксимальных канальцев почек с признаками некроза Отношение количества клеток эпителия проксимальных канальцев почек с признаками некроза к общему количеству клеток эпителия проксимальных канальцев в поле зрения %
Содержание гликогена Определяется оптическая плотность (на 10000 мкм2) Условная единица
Абсолютная площадь кардиомиоцитов Определяется среднее значение в 30 полях зрения мкм2
ПОЛИТРАВМА
так и раздельно при сопоставлении результатов исследования подгрупп умерших в течение недели (п = 12) и выживших животных (п = 10). Статистическая обработка данных проводилась методами описательной статистики и сравнения выборок (и-критерий Манна-Уитни). Уровень статистической значимости принят равным 0,05. Обработка данных проводилась с использованием программы И (версия 2.13.1.). Результаты исследования представлены в виде медианы, 25-го и 75-го процентилей.
РЕЗУЛЬТАТЫ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Легкие. Сравнение с «нормальными» показателями контрольной группы выявило у лабораторных животных основной группы в условиях множественной скелетной травмы статистически значимое увеличение показателей сосудистого индекса легких (+56 %) и толщины межальвеолярных септ (+25 %) при отсутствии достоверных изменений площади альвеол (табл. 2). Вышеуказанные изменения свидетельству-
ют об увеличении кровенаполнения легких и перемещении жидкости в интерстициальное пространство.
Сопоставление подгрупп выживших и умерших в течение недели после операции животных выявило у последних более выраженную гиперемию легких, что отразилось в росте сосудистого индекса — +19 % против выживших животных. Показатель площади альвеол у погибших животных был немного выше (+8 %), а различие в толщине межальвеолярных септ было незначимым.
Печень. Результаты исследования морфометрических показателей в препаратах печени кроликов представлены в таблице 3. По сравнению с данными контрольной группы, у лабораторных животных основной группы обнаружены признаки дистрофии около трети гепатоцитов, появление очагов некроза и клеточной инфильтрации. Причем, в подгруппе умерших животных показатели дистрофии и инфильтрации были статистически значимо выше (в 1,43 раза и на 23 %, соответственно), а показатель
площади некрозов не отличался от такового у выживших животных (р = 0,974).
Почки. Согласно полученным результатам (табл. 4), морфологические изменения в почках лабораторных животных после множественной скелетной травмы заключаются в увеличении кровенаполнения (сосудистый индекс +86 %) и в парциальном некрозе эпителия проксимальных канальцев. Показатель площади эпителия проксимальных канальцев имел лишь тенденцию к уменьшению, его изменение было незначимым. При сравнении данных, полученных в подгруппах выживших и умерших животных, получены статистически значимые отличия всех трех морфометрических показателей. У погибших животных наблюдалась более выраженная гиперемия (сосудистый индекс +36 % к показателю у выживших животных) и более распространенный некроз почечного эпителия при сохранении показателя площади эпителия проксимальных канальцев на уровне «нормальных» значений контрольной группы.
Таблица 2 Результаты морфометрического исследования лёгких лабораторных животных
Морфометрические показатели, медиана (Р25-Р75)
Группы Абсолютная площадь альвеол, мкм2 Сосудистый индекс, усл. ед. Толщина межальвеолярных септ, мкм
Контроль (п = 10) 2605 (2549-2699) 0,16 (0,15-0,21) 11,1 (9,59-12,83)
Основная (п = 22) 2634 (2571-2803) 0,25 (0,23-0,29) 13,83 (12,93-14,91)
р 0,371 < 0,001 0,002
Выжившие (п = 10) 2590 (2513-2645) 0,24 (0,22-0,25) 13,86 (12,59-14,59)
Умершие (п = 12) 2799 (2608-2867) 0,28 (0,25-0,3) 13,83 (13,08-15,05)
р 0,013 0,013 0,553
Таблица 3
Результаты морфометрического исследования печени лабораторных животных
Группы Морфометрические показатели, медиана (Р25-Р75)
Клеточный индекс, усл. ед. Доля гепатоцитов с признаками дистрофии, % Относительная площадь некрозов, %
Контроль (п = 10) 0 (0-0) 0 (0-0) 0 (0-0)
Основная (п = 22) 15,91 (13,95-17,59) 33,45 (27,17-37,34) 13,55 (11,89-16,53)
р < 0,001 < 0,001 < 0,001
Выжившие (п = 10) 14,17 (12,99-15,29) 26,05 (22,99-29,21) 14,22 (12,2-15,17)
Умершие (п = 12) 17,46 (15,91-18,69) 37,16 (34,47-41,83) 12,5 (11,87-18,67)
р 0,008 < 0,001 0,974
91
№ 4 [декабрь] 2011
Сердце. Таблица 5 иллюстрирует результаты морфометрического исследования препаратов сердца кроликов.
У лабораторных животных основной группы были выявлены следующие значимые изменения морфометрических показателей: значительное сокращение запасов гликогена (-80 %), гиперемия (сосудистый индекс +80 %), увеличение площади кардиомиоци-тов (+33 %) и появление участков некрозов. Все перечисленные изменения у погибших живот-
ных носили более выраженный характер.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, морфологическое исследование выявило полнокровие и дегенеративно-дистрофические изменения, включая появление очагов некроза, во внутренних органах лабораторных животных, перенесших множественную скелетную травму. В подгруппе умерших в течение недели после травмы животных изменения внутренних органов носили более выражен-
ный характер. Морфологические изменения обнаружены во всех изученных органах, что подтверждает системный характер вторичного повреждения. Структурные нарушения во внутренних органах неизбежно приводят к органной дисфункции. В то же время, ни в одном из изученных органов не обнаружены несовместимые с жизнью изменения. Следовательно, важным звеном танатогенеза после множественной скелетной травмы является синдром взаимного отягощения.
Таблица 4 Результаты морфометрического исследования почек лабораторных животных
Группы Морфометрические показатели, медиана (Р25-Р75)
Сосудистый индекс (без клубочков), усл. ед. Абсолютная площадь клеток эпителия проксимальных канальцев почек, мкм2 Доля клеток эпителия проксимальных канальцев почек с признаками некроза, %
Контроль (п = 10) 0,045 (0,04-0,051) 202,26 (199,01-209,87) 0 (0-0)
Основная (п = 22) 0,084 (0,07-0,094) 193,59 (184,85-202,76) 15,82 (13,86-18,24)
р < 0,001 0,064 < 0,001
Выжившие (п = 10) 0,069 (0,061-0,072) 182,62 (176,11-190,1) 14,8 (13,35-15,67)
Умершие (п = 12) 0,094 (0,088-0,1) 202,26 (200,08-211,38) 17,48 (15,99-24,4)
р < 0,001 < 0,001 0,025
Таблица 5
Результаты морфометрического исследования сердца лабораторных животных
Группы Морфометрические показатели, медиана (Р25-Р75)
Гликоген, усл. ед. Сосудистый индекс, усл. ед. Абсолютная площадь кардиомиоцитов, мкм2 Абсолютная площадь некрозов, мкм2
Контроль (п = 10) 20,01 (18,57-22,74) 0,021 (0,019-0,025) 215,49 (206,83-227,85) 0 (0-0)
Основная (п = 22) 4,07 (3,57-5,28) 0,038 (0,035-0,045) 286,92 (269,45-299,87) 218,15 (205,89-228,61)
р < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001
Выжившие (п = 10) 5,47 (5,08-5,91) 0,036 (0,032-0,04) 267,55 (255,22-273,5) 204,66 (193,71-217,13)
Умершие (п = 12) 3,61 (3,23-3,93) 0,042 (0,037-0,049) 299,46 (289,56-316,14) 227,84 (218,93-236,85)
р < 0,001 0,023 < 0,001 0,003
Литература:
1. Ватников, Ю.А. Особенности морфофункциональной реакции некоторых внутренних органов на костную травму /Ю.А. Ватников, Н.И. Трошина //Материалы VIII междунар. конгресса по проблемам ветеринарной медицины мелких домашних животных. - М., 2000. - С. 92-93.
2. Котельников, Г.П. Травматическая болезнь /Г.П. Котельников, И.Г. Труханова. - М.: ГЭОТАР Медиа, 2009. - 272 с.
3. Травматическая болезнь и ее осложнения /под ред. С.А. Селезнева [и др.]. - СПб.: Политехника, 2004. - 414 с.
ПОЛИТРАВМА
Сведения об авторах:
Бочаров С.Н., д.м.н., профессор, ведущий научный сотрудник, Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН, г. Иркутск, Россия.
Виноградов В.Г., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и военно-полевой хирургии с курсом нейрохирургии и мануальной терапии, Иркутский государственный медицинский университет, г. Иркутск, Россия.
Лебедь М.Л., к.м.н., врач анестезиолог-реаниматолог, Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН, г. Иркутск, Россия.
Кирпиченко М.Г., врач анестезиолог-реаниматолог, Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН, г. Иркутск, Россия.
Гуманенко В.В., врач травматолог-ортопед, Городская клиническая больница № 3, г. Иркутск, Россия.
Голубев С.С., к.м.н., заведующий отделом патоморфологии и цитологии, Иркутский областной клинический консультативно-диагностический центр, г. Иркутск, Россия.
Лепехова С.А., к.б.н., заведующая научным отделом экспериментальной хирургии с виварием, Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН, г. Иркутск, Россия.
Адрес для переписки:
Бочаров С.Н., ул. Борцов Революции, 1, г. Иркутск, 664003, Россия.
Тел. 8 (3952) 29-03-68
Электронная почта: [email protected]
Information about authors:
Bocharov S.N., PhD, professor, chief research officer, Scientific center of the reconstructive surgery, Irkutsk, Russia.
Vinogradov V.G., PhD, professor, head of the traumatology, orthopedics and field surgery chair with course of the neurosurgery and manual therapy, Irkutsk State Medical University, Irkutsk, Russia.
Lebed' M.L., MD, anesthesiologist-expert in resuscitation, Scientific center of the reconstructive surgery, Irkutsk, Russia.
Kirpichenko V.V., anesthesiologist-expert in resuscitation, Scientific center of the reconstructive surgery, Irkutsk, Russia.
Gumanenko V.V., traumatologist-orthopedist, Municipal Clinical Hospital N 3, Irkutsk, Russia.
Golubev S.S., MD, head of the pathomorphology and cytology department, Irkutsk Regional Clinical Consultative Diagnostic Center, Irkutsk, Russia.
Lepekhova S.A., biology doctor, head of the department of the experimental surgery with vivarium, Scientific center of the reconstructive surgery, Irkutsk, Russia.
Address for the correspondence:
Bocharov S.N., Bortsov Revolutsii street, 1, 664003, Irkutsk, Russia.
Tel. 8 (3952) 29-03-68
E-mail [email protected]
I
№ 4 [декабрь] 2011
93
