CC BY
28
Раздел VI
РЕДАКЦИОННЫЙ ПОРТФЕЛЬ
УДК 616.343+616.345-018]:546.791
КЛАСТЕРНЫЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ТОЩЕЙ И ТОЛСТОЙ КИШКИ ПО ГИСТОЭНЗИМОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ В ОТВЕТ НА ИНКОРПОРАЦИЮ ОБЕДНЕННОГО УРАНА
З.А. ВОРОНЦОВА, Е.Е. ПРОСКУРЯКОВА*
Ключевые слова: гистоэнзимологические показатели, уран
В связи с интенсивным развитием ядерной энергетики в первой половине прошлого века, активным применением ядерных боеприпасов, возникла проблема изучения воздействия урана на системы организма. Исследованию химической токсичности урановых соединений при энтеральном поступлении, распределении их в организме, биоэффектам воздействия и выведения посвящены работы многих исследователей [2-4, 6-9, 11-15]. Особый интерес представляет реакция органов-«мишеней» при пероральном поступлении урана, одними из которых являются тонкий и толстой кишечник. Эпителиальное покрытие структурно-функциональной единицы слизистой оболочки тощей кишки системы ворсинка-крипта относится к обновляющейся клеточной популяции и обладает высокой чувствительностью к действию факторов различной природы, оказывая существенное влияние на складывающиеся внутри этой системы механизмы регуляции. Показатели морфологических критериев в эксперименте определили индивидуальную чувствительность животных при изучении отдаленных последствий воздействия. Для выявления закономерностей, позволяющих корректно оценить результаты проведенных исследований, использовали метод кластерного анализа.
Цель работы — выявление функциональных возможностей по ферментативной динамике, определяющих функциональное состояние эпителия слизистой оболочки тощей и толстой кишки в отдаленные сроки после однократного перорального употребления водного раствора ОУ с применением кластеризации.
Материалы и методы. Эксперимент выполнен на 360 половозрелых беспородных крысах-самцах в возрасте 4 месяца от начала эксперимента. Из них, три экспериментальные группы, по 100 животных в каждой, однократно перорально получили водный раствор смешанного оксида урана в дозе 0,2 мг на массу животного. Три контрольные группы, по 20 крыс в каждой, соответственно возрасту экспериментальных животных, содержались в стандартных условиях вивария. Эвтаназию вели декапи-тацией спустя 1; 3 и 6 месяцев после однократного воздействия. На криостатных срезах толщиной 10 мкм изучали состояние эпителия тощей и толстой кишки по морфоэнзимологическим реакциям щелочной фосфатазы (ЩФ), сукцинатдегидрогеназы (СДГ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), глюкозы 6-фосфатазы (Г6-ф). Применение бинокулярного микроскопа Serie OPTOMAS DM-15&20, компьютерного анализатора изображения ImageJ и стандартного пакета статистических функций Microsoft Excel, Statis-tica 6.0, SPSS 13.0 for Windows позволило оценить степень активности обменных и метаболических процессов слизистой оболочки кишечника с использованием итеративного метода кластерного анализа по алгоритму k-средних и на основе минимизированного перечня признаков. Независимо от сроков после однократного воздействия обедненного урана (ОУ) наблюдалась гетерогенность показателей по чувствительности с распределением их на три кластера. Маркировка кластера подчинялась иерархии количественной принадлежности животных в группах. Вектор среднего значения определялся для каждого гистохимического параметра и характеризовал степень взаимной близости [1,5,8].
Результаты. Гистоэнзимологическая динамика контроля показала изменение активности с возрастом: ЩФ и Г6-ф снижалась к последнему сроку; активность СДГ и ЛДГ была обратно пропорциональная модификация в 7-месячном возрасте (рис.1).
Рис. 1. Кластерный анализ гистоэнзимологического состояния эпителия слизистой оболочки тощей кишки
Активность ферментов эпителия слизистой оболочки тощей кишки экспериментальных особей представляла разную степень отдаленности кластеров от контроля во временной динамике (рис. 1). Количественная оценка гистоэнзимологических показателей слизистой оболочки животных К№1, К№2 и К№3 показала тенденцию к нормализации активности ЩФ в энтероцитах спустя полгода от начала эксперимента. Концентрация СДГ характеризовалась динамикой распределения показателей во времени с прямой зависимостью снижения активности в К№1. Причем активность СДГ в К№2 имела вид возрастающей функции, а в К№3 - поднормальной (рис. 1). Векторы средних значений К№1 активности ЛДГ в динамике сроков находились вблизи от контрольных показателей, а К№2 и К№3 отдалялись от них. В ответ на однократное воздействие ОУ слизистая тощей кишки лишь к 6-му мес. от начала опыта реагировала ростом активности Г6-ф в К№ 1; К№2 представлял убывающую функцию с нормализацией к завершению опыта, а в К№3 отмечался рост активности к 6 мес. после резкого снижения через 3 мес. от начала опыта.
В слизистой оболочке толстой кишки интактных животных активность ЩФ и Г6-ф снижалась с возрастом. Активность дегидрогеназ (СДГ, ЛДГ) колоноцитов контрольных животных сохранялась на постоянном уровне в возрастной динамике.
Группа подопытных животных К№1 в первые сроки эксперимента не реагировала изменением активности ЩФ, но к завершению опыта ее активность резко снижалась, а К№2 и К№3 не обнаруживали близости к контролю в течение всего опыта (рис. 2). К 3-му мес. опыта наблюдалось активизации СДГ у животных К№1, а в 1-й и 6-й месяцы ее активность снижалась от показателей контроля и была обратно пропорциональна К№2, в К№3 активность во времени возрастала. В отношении ЛДГ наблюдалась асимптотическая направленность во времени К№1, с тенденцией к формированию убывающей функции в К№2 и К№3 (рис. 2). На протяжении всего опыта активность Г6-ф менялась мало, сохраняя близость кластеров к контролю (рис. 2).
ВГМА им. Н.Н. Бурденко
Рис. 2. Кластерный анализ гистоэнзимологического состояния слизистой оболочки толстой кишки
Сближение кластеров с контролем и между собой может говорить об адаптивном характере отдаленных эффектов ОУ.
Выводы. Реакция гистоэнзимологических показателей обнаружила тенденцию к проявлению адаптивных эффектов с восстановлением гомеостаза эпителия слизистой оболочки тощей кишки на фоне сближения кластеров с контролем и отсутствие их сближения в толстом кишечнике, объясняющее затруднение
компенсации функции колоноцитов. Динамическая кластеризация основных морфоэнзимологических критериев позволила оценить функционирование эпителия слизистой оболочки тощей и толстой кишки в отдаленные сроки после однократного перо-рального токсико-химического воздействия малых доз обедненного урана с учетом индивидуальной чувствительности.
Литература
1Автандилов Г.Г. Компьютерная микрофотометрия в диагностической гистоцитопатологии / Г.Г. Автандилов. М.: РМАПО, 2002. 265 с.
2Александрова М.Ф. Состояние органов кроветворения при хроническом воздействии азотнокислым уранилом / М. Ф. Александрова, Н.Е. Трусова // Сб. реф. по рад. мед. М.; 1962. Т.5.
С.95-96
3.Бердникова А.В. О содержании урана во внешней среде и выделениях человека / А.В. Бердникова // Вопросы питания. М.; 1964. Т.23, №4. С.17-19
4.Галибин Г.П. Распределение урана в организме при однократном и хроническом поступлении окиси-закиси урана / Г.П. Галибин // Гигиена и санитария. 1974, №6, С. 37-40
5.Герасимов А.Н. Медицинская статистика: учебное пособие / А.Н. Герасимов. М.: Мед. информ. аг-во, 2007. 480 с.
6.Доунс А.Л. Действие урана на ферменты и белки / А.Л. Доунс, Тянь Хо Лань // Фармакология и токсикология урановых соединений. М.; 1951.С. 94-168
7Майнард Е.А. Длительное кормление крыс урановыми соединениями / Е.А. Майнард, Х.С.В Ходж // Фармакология и токсикология урановых соединений. М.; 1951. Т.2. С.36-62
8.Медик В.А. Статистика в медицине и биологии. Теоретическая статистика / В.А. Медик, М.С. Токмачев, Б.Б. Фишман. М.: Медицина, 2000.-Т.1. 412 с.
9.Новиков Ю.В. Влияние урана на активность фосфатаз / Ю.В. Новиков, Т.В. Юдина // Фармакология и токсикология. М.; 1970. Т.33, №2 С. 230-231
10.Степанов С.А. Морфологические изменения органов животных при экспериментальном изучении всасывания урана / С.А. Степанов // Мат-лы науч. конф., посв. итогам работы за 1962-1963 годы. Саратов; 1965 С. 64-66
УДК616.37-002:612.111.43
ПОВЫШЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ТОЛСТОКИШЕЧНЫХ АНАСТОМОЗОВ ПОСРЕДСТВОм ПРЕПАРАТА «КОЛЛОСТ»
Н.М. АГАРКОВ, В.Д. ЛУЦЕНКО, А.А. ДОЛЖИКОВ, И.А. ШЕСТАКОВ*
Операции на органах пищеварения занимают в хирургической клинике первое место среди всех оперативных вмешательств. До настоящего времени одной из основных проблем колоректальной хирургии остается довольно высокая частота несостоятельности швов толстокишечных соустий. Указанное осложнение наблюдается у 3,2-30% больных, оперированных на толстой кишке. Тяжелые каловые перитониты, развивающиеся на фоне несостоятельности толстокишечных анастомозов, обусловливают высокие цифры летальности 16,8-54,5%. Для повышения герметичности и механической прочности кишечного шва разрабатывались и используются методы наружной защиты серозно-мышечно-подслизистым или полнослойным лоскутом стенки желудка на сосудистой ножке [4], тонкой и толстой кишок на сосудистой ножке, прядь большого сальника, жировые подвески, участки брыжейки толстой и тонкой кишок [1, 3].
Предложен метод укрепления кишечных анастомозов де-мукозированным трансплантатом тонкой кишки, который является хорошим биологическим пластическим материалом. Известны также способы укрепления линии швов толстой кишки с использованием консервированной твердой оболочкой головного мозга, биологического клея [7, 12], коллагеновой пленки с антимикробными свойствами [5, 10], фибриногена [9], стентов из декстрана и гепарина, биологических антимикробных материалов, содержащих цефамизин, диоксидин, канамицин, преперата «Тахо-комб» [2, 8], цианкрилатных клеев (МК-6, МК-7, сульфакрилат) [6]. Однако всем известным до настоящего времени способам присущи недостатки: техническая сложность выполнения вмешательства (при использовании аутоматериалов), недостаточная биосовместимость и побочное химическое и механическое действие на ткани (синтетические клеевые покрытия), высокая стои-
мость имеющихся биоматериалов. Из всех способов укрепления швов желудочно-кишечного тракта наиболее перспективно использование биоматериалов с заданными свойствами. К числу последних относится препарат «Тахокомб». Однако его применение ограничено высокой стоимостью.
В связи с этим актуально исследование применения для укрепления линии кишечных швов новых биологических материалов, которые в настоящее время показали свою эффективность в других целях (закрытие раневых дефектов кожи, паренхиматозных органов, пломбировка костных дефектов). К таким материалам относится препарат «Коллост», представляющий собой пленку из дермального коллагена и используемый для закрытия кожных ран и трофических язв, восполнения костных дефектов.
Цель работы - экспериментальное обоснование применения мембраны препарата «Коллост» для укрепления толстокишечных анастомозов и исследование влияния применения его на механическую прочность однорядных кишечных швов.
Материал и методы. Экспериментальное исследование выполнено на 84 собаках. Для исследования отбирались животные без внешних признаков заболевания, прошедшие карантин в условиях вивария в течение недели. Животные были разделены на 4 группы, которые содержались в одинаковых условиях на стандартном режиме. Хирургические вмешательства выполнены по стандартной методике. В контрольной серии (серия I) под эфирным наркозом после освобождения верхней части передней брюшной стенки от волосяного покрова и обработки антисептиками выполняли срединную лапаротомию. В рану выводили участок толстой кишки, который после мобилизации циркулярно пересекали и затем формировали конце-концевой толстокишечный анастомоз однорядными узловыми серозно-мышечно-подслизистыми швами полисорбом. этот вариант анастомоза принят нами за стандартную методику. Сформированный анастомоз погружали в брюшную полость. Рану передней брюшной стенки ушивали послойно.
Для моделирования перитонита (серия II) после выполнения срединной лапаротомии в рану выводили участок толстой кишки, продольным разрезом длиной 0,5 см вскрывали ее просвет, после чего погружали кишку в брюшную полость. Рану передней брюшной стенки зашивали наглухо. Через 24 часа под эфирным наркозом и обработки операционного поля выполняли релапаротомию. В рану выводили и производили мобилизацию рассеченного участка толстой кишки, производили его резекцию. Затем формировали термино-терминальный толстокишечный анастомоз однорядными узловыми серозно-мышечно-
подслизистыми швами полисорбом №5-0. Сформированный анастомоз погружали в брюшную полость. Брюшную полость санировали раствором антисептиков и вводили цефатаксим в дозе 0,1 гр. Рану передней брюшной стенки ушивали послойно.
В сериях с использованием препарата «Коллост» по разработанному нами способу (Патент РФ № 2364353 «Способ формирования толстокишечного анастомоза» от 20.08.2009 г.) после формирования анастомоза по описанной выше методике как в асептических условиях (серия III), так и на фоне перитонита (серия IV) циркулярно накладывали мембрану препарата «Кол-лост», отступив по 0,5 см в обе стороны от линии анастомоза, и фиксировали её к кишке отдельными серозными узловыми швами полисорбом № 5-0. Сформированный анастомоз погружали в брюшную полость. Рану брюшной стенки ушивали послойно.
Определение физической герметичности и механической прочности толстокишечных анастомозов выполнено в экспериментах на собаках. После взятия смывов соустье иссекали и методом пневмопрессии исследовали анастомоз. Механическая прочность анастомоза оценивалась измерением давления разрыва соустья с помощью специального устройства. Динамику механической прочности кишечного шва исследовали в сроки 1, 3, 5, 7, 14, 21 и 30 суток. На 30-е сутки давление разрыва анастомоза соответствовало давлению разрыва интактной кишки. Изучено 84 препарата. Исследована механическая прочность толстокишечного анастомоза и толстокишечного анастомоза с применением препарата «Коллост» в асептических условиях и на фоне перитонита у 84 собак в сроки 1, 3, 5, 7, 14, 21 и 30 сутки. В каждой серии на одном сроке исследован материал от 3-х животных. Для определения исходного уровня прочности интактной толстой кишки выполнены опыты с пневмопрессией на 6 отрезках кишки, взятых от опытных животных вне зоны операции. Уровень меха-
* КурскГТУ, г.Курск, ул.50 лет Октября, 94
