CC BY
56
УДК 616.149-008.341.1
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОРГАНОВ ПОРТАЛЬНОГО БАССЕЙНА ПРИ ОСТРОЙ ОККЛЮЗИИ ВОРОТНОЙ ВЕНЫ
© Гайворонский И.В., **Лазаренко В.А., Суров Д.А., Ничипорук Г.И., ** Сотников А.С.
Военно-медицинская академия им С.М. Кирова, Санкт-Петербург;
* медицинский факультет Санкт-Петербургского государственного университета, Санкт-Петербург; ** Курский государственный медицинский университет, Курск
E-mail: [email protected]
На экспериментальной модели острой портальной гипертензии изучены морфофункциональные изменения в органах портального бассейна (желудок, поджелудочная железа, тощая кишка, прямая кишка). Исследованы показатели внутриорганной гемодинамики, состояние микроциркуляторного русла и тканевых структур указанных органов. Определены строки наступления необратимых изменений в них.
Деструктивные изменения раньше всего наступали в поджелудочной железе. Они проявлялись набуханием и потерей градиента окраски цитоплазмы панкреатоцитов, формированием апикальных некрозов отдельных клеток уже на 20 минуте эксперимента, на 90 минуте эксперимента были отмечены очаги некрозов. Через 30 минут от начала эксперимента в тонкой кишке определялось переполнение вен, венул и капилляров, свидетельствующее о значительных дисциркуляторных расстройствах. В желудке они были выражены в меньшей степени. В указанных полых органах дистрофические преобразования эпителия выявлены в середине второго часа эксперимента. В прямой кишке только в конце исследования отмечены незначительные дисциркуляторные преобразования.
Ключевые слова: воротная вена, портальная гипертензия, желудок, поджелудочная железа, тонкая кишка, прямая кишка.
MORPHOFUNCTIONAL CHANGES IN THE ORGANS OF PORTAL BASIN IN CASE OF ACUTE OCCLUSION
OF PORTAL VEIN Gayvoronskiy I.V., Lazarenko V.A., Surov D.A., Nichiporuk G.I., Sotnikov A.S.
S.M. Kirov Military Medical Academy, St.-Petersburg;
Medical Faculty St.-Petersburg State University, St.-Petersburg;
Kursk State Medical University, Kursk
Using the experimental model of portal hypertension we studied the morphofunctional changes in the organs of portal basin (stomach, pancreas, jejunum, rectum). The characteristics of intraorgan haemodynamics, the condition of the microcircular stream and the tissue architecture of mentioned organs were also studied. We identified the period of time when the irreversible changes set in these organs.
At first the destructive changes appeared in pancreas: the swelling and the loss of the coloration gradient of pancreatocytes cytoplasm, the formatting of apical necrosis of some cells at the 20-th minute after the beginning of experiment; at the 90-th minute we indicated the seats of necrosis. After the 30 minutes from the beginning of the experiment we identified the overflow of veins, venules and capillaries that was the evidence of the significant dyscirculatory disorder. In stomach it was feebly expressed. In mentioned hollow organs the dystrophic transformations of the epithelium were indicated in the middle of the second hour of the experiment. In rectum the insignificant discirculatory transformations were indicated only at the end of the experiment.
Keywords: portal vein, portal hypertension, stomach, pancreas, intestinum tenue, rectum.
Одной из актуальных проблем современной хирургии является оперативное лечение рака поджелудочной железы, расширенные резекции и трансплантация печени, а также другие высокотехнологичные вмешательства, при которых производится мобилизация воротной вены и ее пережатие до наложения временного шунта [1, 6, 11,
13, 15].
Как известно, при острой окклюзии воротной вены в органах брюшной полости, относящимся к портальному бассейну, стремительно развиваются распространенные расстройства внутриорган-ного кровообращения, обусловленные острой портальной гипертензией [3, 4, 12]. Однако вопрос о наиболее чувствительных органах данного
бассейна при тяжелой острой портальной гипертензии до последнего времени оставался открытым [2, 5, 9, 14].
Знание сроков наступления необратимых изменений в желудке, кишечнике и поджелудочной железе, которые в наибольшей степени страдают при острой окклюзии воротной вены [8, 14], является чрезвычайно важным для клинической практики при проведении указанных оперативных вмешательств.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование выполнено на материале от 22 беспородных собак массой 15-25 кг в соответ-
ствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных». Выбор экспериментальной модели обусловлен идентичностью формирования воротной вены у человека и собаки, возможностью адекватного воспроизведения на избранной модели интраоперационных условий вмешательства на магистральных венах портального бассейна, максимальной доступностью изучаемой анатомической области и репрезентативностью получаемых данных.
Моделирование острой портальной гипертензии осуществляли путем наложения временной лигатуры на воротную вену в воротах печени.
Нарушения жизнеспособности органов портального бассейна (поджелудочная железа, желудок, тонкая кишка, краниальная часть прямой кишки) оценивали визуально (цвет, блеск, перистальтика, пульсация артерий и кровенаполнение вен, наличие кровоизлияний), а также через каждые 10-15 минут в течение двух часов от начала эксперимента производили биопсию указанных органов с последующей гистологической обработкой стандартными методами. Оценку морфологического состояния органов осуществляли с помощью световой микроскопии. Кроме того, у экспериментальных животных до операции и через каждые 10 минут в течение двух часов после операции изучали величину артериального давления, частоту сердечных сокращений, изменения внутриорганного кровообращения органов портального бассейна.
Для изучения динамики внутриорганного кровообращения в интрамуральных артериях и венах тонкой кишки и желудка использовали методику трансиллюминационной ангиотензометрии аппаратом М.З. Сигала (авторское свидетельство № 3360075 от 05.09.1972) [10]. После наложения аппарата и включения лампочки в аппарате первоначально возникает затененное поле, затем после нагнетания небольшого количества воздуха видны интраорганные сосуды. Аппарат смещали так, чтобы исследуемые сосуды оказались в центре поле зрения. Затем нагнетали воздух до исчезновения изображения всех сосудов с последующим снижением давления и регистрацией следующих моментов: появления пульсирующего потока на всем протяжении видимого в поле зрения артериального сосуда; восстановления непрерывности изображения артерии; восстановления изображения вены. Появление пульсирующего потока соответствует максимальному артериальному давлению. Момент восстановления непрерывного изображения артерии соответствует минимальному артериальному давлению, а восстановление изображения вены - венозному. Измерение проводили не мене трех раз у каждого животного в указанные ранее сроки. Полученные
данные обработаны при помощи пакета программ Statistika 6.
В ходе оперативного вмешательства проводили инфузионную терапию физиологическим раствором хлористого натрия в объеме 70 мл/кг, а также антикоагулянтную терапию гепарином в дозе 100 ЕД/кг.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В результате проведенного исследования установлено, что в течение ближайших 10 минут после прекращения портального кровотока отмечалось усиление перистальтики тонкой кишки, появлялся и прогрессировал цианоз желудка, поджелудочной железы и петель тонкой кишки. При гистологическом исследовании выявлено расширение и полнокровие вен исследуемых органов, более выраженное в тонкой кишке. В последней определялся умеренный отек подслизи-стой основы.
В течение последующих 10 минут нарастал цианоз тонкой кишки и желудка, сохранялась усиленная перистальтика, которая в дистальных отделах тонкой кишки сменялась парезом. В поджелудочной железе выявлен выраженный венозный застой. При этом в ряде панкреатоцитов выявлена потеря градиента окраски цитоплазмы и набухание клеток. На 20 минуте эксперимента выявлены признаки апикальных некрозов отдельных клеток.
Через 30 минут отмечен стойкий цианоз в органах портального бассейна, сопровождающийся множественными петехиальными кровоизлияниями в брыжейке кишки и под брюшинным покровом поджелудочной железы. Стенка желудка и, в большей степени, тонкой кишки, отечна и утолщена, нарастают явления пареза. Прогрессирует ослабление пульсации артерий брыжейки тонкой кишки.
При гистологическом исследовании в указанные сроки выявлено нарастание венозного полнокровия поджелудочной железы с переполнением как венулярного отдела гемомикроциркуляторно-го русла, так и капилляров практически на всем их протяжении. Часть венул содержит только плазму крови, что может свидетельствовать о значительной степени выраженности венозного застоя. Четко определяется отек стромы и паренхимы железы, а также дистрофические преобразования отдельных панкреатоцитов, а также их небольших групп. Отек стенки тонкой кишки распространился на собственную пластинку слизистой оболочки на фоне прогрессирования отека подслизистой основы. Микроворсинки и гликока-ликс определялись не на всем протяжении энте-
роцитов. Выявлены дистрофические явления в эпителии желудочных желез.
К 40 минуте эксперимента кровоизлияния в брыжейке тонкой кишки приобрели сливной характер. На фоне выраженного отека стенки желудка и тонкой кишки впервые определялись кровоизлияния под серозным покровом, которые к 50 минуте приобрели характер геморрагической инфильтрации. К этому сроку возник стойкий парез тонкой кишки. Прогрессировал отек стромы поджелудочной железы, отмечалось резкое расширение и переполнение интраорганных вен, ве-нул и капилляров, появились мелкоочаговые кровоизлияния в строме органа.
На гистологических препаратах к 50 минуте эксперимента на фоне выраженных дисциркуля-торных изменений и прогрессирования отека, захватывавшего слизистую и мышечную оболочки полых органов, определялись микрокровоизлияния в подслизистой основе и геморрагический экссудат в основании ворсинок тонкой кишки и в основании желудочных желез. Сходные изменения при портальной гипертензии были выявлены С. CavaШ, et я1. (1994) [12].
К исходу первого часа выявлен стойкий парез исследованных полых органов. Их стенки были цианотичны, резко утолщены, инфильтрированы. Определялись сливные крупноочаговые кровоизлияния в малом и большом сальниках и брыжейке тонкой кишки, а также под серозным покровом поджелудочной железы. В брюшной полости к этому времени скопилось около 100 мл геморрагического экссудата.
На 75 минуте от начала эксперимента кровоизлияния в брыжейке тонкой кишки образовывали обширные поля. Пульсация артерий кишки не определялась. Тонкая кишка была резко циано-тичной, местами имела темно-багровую окраску, между паретически расширенными петлями находилось большое количество геморрагического выпота (около 300 мл). При микроскопическом исследовании стенка желудка на фоне выраженного венозного полнокровия всех оболочек определялись мелкоочаговые кровоизлияния как в слизистой оболочке и ее подслизистой основе, так и в мышечной оболочке, а также значительные дистрофические преобразования эпителия желудочных желез и покровно-ямочного эпителия. Гистологическая картина преобразований в стенке тонкой кишки существенно не отличалась от таковых по сравнению с предыдущим сроком.
В дальнейшем было отмечено прогрессирование дисциркуляторных расстройств. На 90 минуте наблюдения выявлены распространенные кровоизлияния в стенках исследованных органов. Микроворсинки и гликокаликс на поверхности энте-роцитов определялись лишь на отдельных не-
больших участках. В клетках поджелудочной железы выявлены очаги кариопикноза и вакуолизации ядер панкреатоцитов, что является морфологическим проявлением некроза указанных клеток. В более поздние сроки (105 минута) после окклюзии определялись некрозы групп клеток на вершинах ворсинок и отслойка небольших пластов энтероцитов на боковых поверхностях отечных ворсин, а также слущивание эпителия желез желудка.
Через 2 часа выраженность некроза нарастала: отдельные ворсинки были практически полностью лишены эпителия. На поверхности слизистой оболочки желудка и в желудочных ямках выявлен фибринозный экссудат.
При визуальной оценке толстой кишки в ранние сроки эксперимента выраженных патологических изменений не выявлено. Только на 50 минуте выявлен умеренный цианоз ее проксимальных отделов, который в дальнейшем существенно не прогрессировал. Перистальтическая активность дистальных отделов толстой кишки сохранялась в течение всего эксперимента. Значительно менее выраженные преобразования в стенке прямой кишки по сравнению с желудком, тонкой кишкой и поджелудочной железой, с нашей точки зрения, обусловлены тем, что отток от прямой кишки возможен как в систему воротной (краниальной прямокишечной) вены, так и каудальной полой (средней и каудальной прямокишечной) вен. Следовательно, данный отдел кишечника находится в более благоприятных гемодинамических условиях при острой окклюзии воротной вены. Аналогичные закономерности были выявлены в ранее проведенных исследованиях при моделировании портальной гипертензии в хроническом эксперименте [3, 4].
При оценке нарушений центральной и мезентериальной гемодинамики установлено, что уже в течение 10 минут после пережатия воротной вены возникали грубые нарушения системной гемодинамики, которые неуклонно прогрессировали, несмотря на проводимую инфузионную терапию. Происходило значительное снижение системного артериального давления, которое постоянно снижалось по мере увеличения продолжительности эксперимента. Вследствие грубых нарушений системной гемодинамики закономерно уменьшалось максимальное и минимальное артериальное давление в интрамуральных сосудах портального бассейна, а частота сердечных сокращений нарастала (табл. 1). При этом существенную роль в патогенезе расстройств гемодинамики играло увеличение венозного давления, отражавшее степень острой портальной гипертензии.
Учитывая различную направленность характеристик гемодинамики в артериальном и веноз-
ном отделах микроциркуляторного русла изучаемых органов, для более точной оценки внутристеночного кровообращения рассчитывали артериально-венозный градиент. Данный показатель представляет собой разницу между максимальным артериальным и венозным давлением («MaxD-VD»). Его достаточная величина соответствует положительной гемодинамике гемомикроциркуляции в исследуемых тканях. Напротив, низкий уровень артериального давления и высокий - венозного соответствует малому градиенту - отражение недостаточности интраор-ганного кровообращения по типу венозного стаза. Динамика этого показателя представлена на рисунке, из которого следует прогрессирующее уменьшение артериально-венозного градиента вплоть до отрицательных значений, зарегистрированных на 40 минуте эксперимента.
По нашему мнению, ведущей причиной недостаточности внутриорганного кровообращения являлся венозный стаз на фоне прогрессирующего снижения системного и, как следствие, регионарного артериального давления. Учитывая, что портальный кровоток составляет 25-35% минутного объема кровообращения, ведущей причиной артериальной гипотензии в данной ситуации мы считаем выраженное снижение венозного возврата, что согласуется с данными М.Д. Пациора (1984) [8].
Сопоставление динамики показателей ангиотензометрии с изменениями морфологической
картины свидетельствовало о ведущей роли острой портальной гипертензии в генезе дисцир-куляторных повреждений эпителия изучаемых органов, его дистрофических и некротических изменений. При этом ключевым проявлением патологических процессов во время острой окклюзии воротной вены было расстройство органного кровообращения в виде венозного полнокровия, отека стромы органов, очаговых кровоизлияний, дистрофии и некроза железистых структур. Более того, выявлена определенная зависимость сроков наступления и степени выраженности морфологических нарушений от динамики показателей ангиотензометрии. Возникновение очаговых кровоизлияний в изученных органах на 40-50 минутах эксперимента совпало с нулевым значением артериально-венозного градиента. Дистрофические изменения эпителия достигали степени очаговых некрозов в поджелудочной железе через 90 минут после острого прекращения портального кровотока и через 105 минут в стенке тонкой кишки. В те же сроки артериально-венозный градиент достигал минимальных значений, что свидетельствует о критическом нарушении органного кровообращения по типу венозного стаза. Макроскопические изменения были наиболее выражены к 90-105 минутам эксперимента и были расценены как проявление геморрагического инфаркта тонкой кишки.
Анализ зависимости степени выраженности морфологических изменений от динамики рас-
Таблица 1
Некоторые показатели системной и мезентериальной гемодинамики у интактных животных и при острой окклюзии воротной вены
Сроки эксперимента (мин) Показатели системной и мезентериальной гемодинамики
МахБ, мм рт.ст. МтБ, мм рт.ст. УБ, мм рт.ст. АБ, мм рт.ст. ЧСС
Контроль 106,8+2,70 85,20+3,87 63,2+1,61 141,0+9,22 87,2+8,90
10 86,0+6,81 67,0+7,09 74,6+5,67 107,0+16,21 95,2+7,17
20 78,0+7,09 58,0+7,09 74,0+2,0 106,0+14,18 99,2+10,65
30 72,0+9,43 54,0+5,20 70,0+4,39 91,0+9,22 104,8+11,62
40 67,0+5,56 43,0+8,34* 71,0+5,20 83,0+8,34 104,8+10,79
50 56,0+8,10* 33,0+14,31* 72,0+11,29 78,0+10,40 109,2+13,23
60 36,0+5,20* 14,0+5,20* 74,0+8,12 74,0+4,18 112,0+11,68
75 14,0+5,20* 7,0+3,42* 76,0+5,20 68,0+11,29* 15,6+10,31
90 11,67+4,63* 5,0+0* 82,0+7,09 61,0+9,23* 123,2+10,34*
105 10,0+9,43* 0 86,0+6,81 50,0+27,76* 120,0+8,73*
120 5,0+1,42* 0 88,0+5,60 46,0+9,43* 132,8+10,34*
Примечание: MaxD - максимальное мезентериальное артериальное давление; МшБ - минимальное мезентериальное артериальное давление; УБ - мезентериальное венозное давление; AD - системное артериальное давление; ЧСС - частота сердечных сокращений;
* - показатели достоверно отличаются от контрольных при р<0,05.
Рис. Изменения артериально-венозного градиента во время острой окклюзии воротной вены.
стройств портального кровообращения позволил предположить, что скорость развития дисцирку-ляторных расстройств внутриорганного кровообращения в тонкой кишке оказалась большей по сравнению с поджелудочной железой. Уже через 30 минут острой окклюзии воротной вены в тонкой кишке определялось резкое выраженное венозное полнокровие с переполнением вен, венул и капилляров. Прогрессировал отек подслизистой основы, который распространялся на собственную пластинку слизистой оболочки. Однако необходимо отметить, что деструктивные изменения раньше наступали в поджелудочной железе в виде набухания цитоплазмы и потери градиента окраски цитоплазмы панкреатоцитов, формирования апикальных некрозов отдельных клеток на 20 минуте эксперимента. На 90 минуте эксперимента были отмечены очаги некрозов эпителио-цитов поджелудочной железы, что можно расценивать как более низкую устойчивость тканей поджелудочной железы к остро возникшей портальной гипертензии.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о стремительном развитии деструктивных изменений в исследованных органах в следствие острого прекращения портального кровотока. Наиболее чувствительной к венозной гипертензии, возникающей вследствие острой окклюзии воротной вены, является поджелудочная железа. Неизбежное раннее повреждение органов портального бассейна во время острой окклюзии воротной вены, которая выполняется для профилактики массивной кровопотери при выполнении панкреатодуоденальной резекции и других расширенных операций на печени, существенно ограничивает время, необходимое для указанного первого этапа оперативного вмешательства. Это требует проведения дополнительных исследований для поиска адекватных механизмов опти-
мальной декомпрессии портальной системы, реконструкции приносящих и выносящих сосудов печени для наименьшей потери энергии шунтируемого потока.
ЛИТЕРАТУРА
1. Анищенко В.В., Штофин С.Г. Расширенная резекция печени с реконструкцией ее приводящих сосудов // Анналы хирург. гепатологии. - 2008. -Т. 13, № 1. - С. 108-109.
2. Гайворонский И.В., Суров Д.А., Ничипорук Г.И., Сотников А. С. Экспериментально-анатомическое обоснование гепатопанкреатодуоденальной резекции с коррекцией портального кровотока // Вестник СПБГУ, 2006.: Медицина, серия 11, вып. 1. -С. 71-78.
3. Гайворонский И.В., Сотников А.С., Лазаренко В.А. Пластичность венозного и микроциркуляторного русла органов желудочно-кишечного тракта в аспекте проблемы коллатерального кровообращения. - Белгород: Белгородская областная типография, 2005. - 125 с.
4. Гайворонский И.В., Чепур С.В. Портальная гипертензия: морфофункциональные исследования. -СПб.: Сезар, 1997. - 130 с.
5. Гранов Д.А., Жеребцов Ф.К., Полысалов В.Н. и др. Способы ортотопической трансплантации печени с сохранением нижней полой вены реципиента // Анналы хирург. гепатологии. - 2006. - Т. 11, № 4. - С. 15-22.
6. Корнилов Н.Г., Чикотеев С.П., Прокопьев М.В., Лепехова С.А. Обширные резекции печени (экспериментальное обоснование и клинический опыт) // Анналы хирург. гепатологии. - 2008. - Т. 13, № 1. - С. 47-50.
7. Луцык К.Н., Чугунов А.О., Журавель С.В. и др. Обходное вено-венозное шунтирование при ортото-пической аллотрансплантации печени // Анналы хирург. гепатологии. - 2005. - Т. 10, № 1. - С. 3339.
8. Пациора М.Д. Хирургия портальной гипертензии. - Ташкент.: Медицина, 1984. - 319 с.
9. Файнштейн И.А., Тюрин И.Е., Молчанов Г.В. и др. Реконструкция спленопортомезентериального соединения при панкреатодуоденальной резекции // Анналы хирург. гепатологии.. - 2008. - Т. 13, № 4. - С. 33-36.
10. Сигал М.З. Трансиллюминация при операциях на полых органах. - М.: Медицина, 1974. - 184 с.
11. Шалимов А.А., Шалимов С.А., Полищук В.Т. Вмешательство на воротной вене при резекциях поджелудочной железы // Вестн. хирургии. - 1987. -Т. 139, № 11. - С. 52-56.
12. Cavalli С., Orlandi F., Bacci G., Blanchi F.B. Vascularization of the intestinal villi in portal hypertension // Arch. Hal. Mai. Appar. Dig. - 1994. - Vol. 131, N 13. - Р. 260-267.
13. Shibata C., Kobari M., Tsuchiya T. et al. Pancreatectomy combined with superior mesenteric-portal vein resection for adenocarcinoma in pancreas // World J. Surg. - 2001. - Vol. 25, N 8. - P. 1002-1005.
14. Takahashi S., Ogata Y., Aiura K. et al. Combined resection of the portal vein for pancreatic cancer: preoperative diagnosis of invasion by portogaraphy and prognosis // Hepatogastroenterology. - 2000. -Vol. 47, N 32. - P. 545-549.
15. Ten Kate F.J., De Wit L.T., Van Gulik T.M et al. Segmental resection and wege excision of the portal or superior mesenteric vein during pancreaticduodenec-tomy // Surgery. - 2001. - Vol. 129, N 2. - P. 158163.
