CC BY
40
экспериментальные исследования в медицине
и Биологии
УДК 615.917:547.9:546.262.015.42
в.в. бенеманский, г.г. Юшков, А.г. Юшков, А.А. гущина
морфологические изменения внутренних органов при парэнтеральном поступлении и аппликации на раневую поверхность хирургической губки «феракрил»
НИИ биофизики ГОУ ВПО «Ангарская государственная техническая академия» (Ангарск) Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН (Иркутск)
При исследовании на токсичность при парэнтеральном поступлении хирургическая губка «Феракрил» была отнесена к III классу опасности, (вещества умеренно опасные). Она обладает, политропным характером действия и. при. токсических дозах вызывает, вторичные изменения в паренхиматозных органах. Применение хирургической губки «Феракрил» при. резекции, печени, показало хорошие гемостатические свойства препарата. В то же время динамика морфологических изменений в самой печени на границе раневой поверхности и. в глубине паренхимы, свидетельствует, о потенцировании дегенеративных и. фибропластических процессов в гепатоцитах и портальных трактах.
Ключевые слова: Феракрил, гемостаз, токсическое действие, печень
MoRpHoLoGicAL cHANGEs oF INTERNAL AT pARENTERAL usiNG and application of surgical sponge «feracril» on the injured surface
V.V. Benemanskiy, G.G. Yushkov, A.G. Yushkov, A.A. Gushina
Research institute of Biophysics of Angrask state technical academy, Angarsk Scientific Centre of reconstructive and restorative surgery of SB RAMS (Irkutsk)
At the toxicity test at parenteral using surgical sponge «Feracril» was referred to the third class of danger (moderate dangerous substances). It has polytropic character of an action and at toxic dozes causes the secondary changes in the parenchymatous organs. Use of surgical sponge «Feracril» at the resection of liver revealed, good hemostatic properties of the preparation. At the same time the dynamics of morphological changes in liver on the border of the injured, surface and in the depth, of the parenchyma tells about exponentiation, of degenerate and. fibroplastic processes in hepatocytes and. portal tracts.
Key words: Feracril, hemostasis, toxic action, liver
Проблема поиска и разработки новых эффективных препаратов, обладающих гемосгатическими свойствами, и по настоящее время остается весьма актуальной. Появление нового гемостатического средства в виде 1% раствора феракрила вселяет надежду в получение препарата, соответствующего многим требованиям к гемостатикам [6]. В то же время, обладая определенными достоинствами как гемостатик, в практическом применении раствор феракрила не очень удобен. Поэтому в практику внедряется видоизмененная лекарственная форма феракрила — хирургическая губка «Феракрил», которая может с успехом использоваться как для наружного применения, так и при хирургических вмешательствах на внутренних органах.
Хирургическая губка «Феракрил» представляет собой пористые круглые пластинки белого цвета с заданной толщиной и площадью. Как химическое вещество препарат является смесью железистых солей полиакриловой кислоты со свойствами, указанными в ФС 42-2742-90, и отвечает требованиям
по информационному обеспечению исследований общетоксического действия фармакологических веществ.
По токсикологической характеристике в соответствии с ГОСТ [1] хирургическая губка «Феракрил» относится к 3-му классу опасности (вещества умеренно опасные). Уровень DL50 для крыс равен 94,4 ± 8,88 мг/кг массы тела, для мышей
— 184,5 ± 29,08 мг/кг.
Умеренная токсичность, политропность действия хирургической губки «Феракрил» вызвали необходимость оценить морфологические изменения внутренних органов при его поступлении в организм, а также проследить динамику морфологических изменений при аппликации препарата на раневую поверхность паренхиматозного органа
— печени.
материалы и методы
Экспериментальные исследования проведены в 2-х сериях: 1-я — морфологическое изучение из-
менений внутренних органов у животных (крысы и мыши) после однократного внутрибрюшинного введения водного раствора губки «Феракрил» в дозах 320 — 600 мг/кг.
Для этого группе крыс и мышей (по 40 животных в каждой) внутрибрюшинно однократно вводили препарат, проводили клинические наблюдения за состоянием животных, вскрывали умерших и выживших животных на 1-е, 3-е, 7-е и 14-е сутки, брали кусочки органов и фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина.
2-я серия — исследование динамики морфологических изменений печени кроликов после частичной резекции и аппликации хирургической губки «Феракрил».
В эксперименте использованы кролики породы «Шиншилла», самцы и самки массой 2 — 4 кг.
Наркоз тиопенталовый (2 — 4 мл 0,1% раствора внутривенно, в ходе операции — 5 — 6 мл 0,1% раствора внутрибрюшинно из расчета на 1 кг массы животного). В асептических условиях операционной проводилась лапаротомия путем продольного разреза на белой линии живота. Петли кишечника ограничивались салфетками, смоченными теплым физиологическим раствором; в операционную рану выводилась передняя доля печени и фиксировалась пальцами ассистента.
На поверхности печени производился овальный трафаретный срез площадью около 2,5 см2 и глубиной около 0,3 — 0,5 см [4].
Возникшее капиллярное кровотечение останавливалось наложением хирургической 3% губки «Феракрил» толщиной 0,3 — 0,4 см. По мере остановки кровотечения — а оно прекращалось практически сразу после наложения — резецированная доля печени без ушивания с наложенной на рану губкой возвращалась в полость брюшины. Салфетки удалялись, и производилось послойное закрытие операционной раны.
Кролики размещались для последующего наблюдения в послеоперационное помещение. Никаких дополнительных медикаментозных и физических способов послеоперационного ведения животным не применялось.
На 1-е, 3-е, 7-е, 14-е и 30-е сутки животные усыплялись с соблюдением правил гуманного обращения. Производилась аутопсия для визуального описания картины изменений резецированного участка, а также для взятия образцов печени на морфологическое исследование.
После фиксации кусочки органов проводили через спирт-хлороформ, заливали в парафин, готовили срезы и окрашивали гематоксилин-эозином и пикрофуксином по Ван-Гизону [3].
результаты исследования
После однократного внутрибрюшинного введения водного раствора феракрила в дозах 320, 200, 100 и 60 мг/кг у животных было угнетенное состояние, заторможенная реакция на внешние раздражители (стук, прикосновение). При этом у самок эти явления были выражены в большей сте-
пени. Угнетенное состояние сохранялось вплоть до гибели. Все дни от введения препарата до гибели животные плохо поедали корм, теряли в весе, были малоподвижны. По мере развития интоксикации появлялась синюшность вокруг носа, шерсть становилась взъерошенной, загрязненной, наблюдались изъязвления вокруг рта и носа, конъюнктивит. Непосредственно перед гибелью развивались судороги нижних конечностей, мелкий тремор всего тела. Гибель животных наступала на 3 — 5 — 7-е сутки и в более отдаленные сроки.
Принципиальных отличий в клинической картине острой интоксикации и в сроках гибели между белыми крысами и мышами не обнаружено.
Как правило, степень проявления перечисленных признаков как у крыс, так и у мышей зависела от дозы вещества.
Макроскопически у крыс, погибших при введении смертельных доз феракрила (100 — 320 мг/кг), на 1—3-е сутки обращают на себя внимание изменения в печени, легких, почках, в сосудах брыжейки. Так, печень полнокровная с округлыми краями, рисунок пятнистый, по консистенции — хрупкая. Легкие при меньших дозах (60—100 мг/кг) слегка розового цвета, воздушные с единичными точечными кровоизлияниями. Почки — полнокровие мозгового слоя, более выраженное при больших дозах. Селезенка в большинстве случаев уменьшена, в разрезе светло-коричневого цвета. Головной мозг отечный, борозды сглажены. Сердечная мышца — в одних случаях сокращена, плотная, в других — дряблая. Надпочечники резко увеличены.
У мышей макроскопически состояние внутренних органов при воздействии смертельных доз феракрила совпадает с морфологической картиной, отмечаемой у крыс, за исключением селезенки, которая выглядит увеличенной и имеет темновишневый цвет.
При микроскопическом исследовании у умерших животных в печени обнаружено резкое нарушение гемодинамики, застойное полнокровие междольковых вен, образование «озерков» крови, полнокровие центральных вен и капилляров. Гепатоциты вокруг центральных вен со стертыми границами, эозинофильно окрашенные, с бледным, плохо окрашенным ядром. Большинство гепатоци-тов в центральной зоне в состоянии некробиоза, а отдельные из них некротизированы (рис. 1Б). Клетки Купфера увеличены в размере и количестве. В интермедиарной зоне гепатоциты с вакуо-лизированной, хлопьевидной или неизмененной цитоплазмой. У животных, погибших на 3-е сутки, увеличено количество лимфомоноцитарных клеток в области триад, по ходу желчных капилляров и в местах кровоизлияний встречаются пылевидные зерна пигмента.
В легких: при воздействии больших доз (300 — 400 мг/кг) отмечаются обширные очаги геморрагического воспаления, распространяющиеся почти на половину доли (рис. 1А). Отмечаются явления некроза альвеолярного эпителия, слущивание и некроз эпителия слизистой оболочки бронхов
разного калибра. При воздействии меньших доз (60—100 мг/кг) даже у павших животных отмечаются лишь полнокровие сосудов и небольшие очаги кровоизлияния, выпот белоксодержащей жидкости в просвет альвеол, уменьшение складчатости слизистой бронхов.
В почках: умеренное полнокровие сосудов коркового слоя с образованием «озерков», стаз крови в капиллярах мозгового слоя. В единичных случаях при воздействии больших доз в почках отмечаются выраженные явления некронефроза, затрагивающие не только извитые канальцы, но и мальпигиевые тельца (рис. 1В).
В сердце: мышечные волокна отечные, с очагами эозинофилии, кое-где — с фрагментацией и явлениями некроза.
Мозг: полнокровие капилляров коры головного мозга, гиперхроматоз ядер нейронов, перицеллю-лярный отек, вакуолизация белого вещества.
Надпочечники: увеличение всех зон коры, умеренное полнокровие, уменьшение мозгового слоя.
Селезенка: в одних случаях полнокровие, а в других — уменьшение кровенаполнения красной пульпы, выраженное уменьшение числа лимфоцитов в лимфоидных фолликулах и практически полное отсутствие активных центров размножения. Селезенка выглядит как бы лишенной от лимфоцитов.
При микроскопическом исследовании внутренних органов у мышей наблюдались аналогичные изменения структур, как и у крыс. Также обращает на себя внимание зависимость степени повреждения печени, легких и почек от дозы препарата.
На 14-е сутки у животных (белые крысы), переживших острое отравление в несмертельной дозе 60 мг/кг массы тела, макроскопически отмечали умеренное увеличение печени, закругленность ее краев, увеличение селезенки без изменения ее обычного цвета. Другие органы — легкие, сердце, надпочечники — по внешнему виду не отличались от таковых у контрольных животных. При микроскопическом исследовании в печени гепатоциты выглядели полиморфными. В центре долек цитоплазма гепатоцитов была умеренно вакуолизиро-вана, кое-где представлена в виде хлопьев. Ближе к периферии дольки гепатоцитов выглядели обычными. Синусоиды вблизи центральных вен расширены и заполнены элементами крови. Отмечается скопление лимфоцитов как по ходу печеночных балок, так и в области портальной ткани. Эпителий желчных протоков не изменен. В целом морфологически картина печени соответствует состоянию вялотекущего гепатита.
В почках: умеренное полнокровие сосудов коркового слоя, признаки белковой дистрофии эпителия извитых канальцев.
В легких: полнокровие крупных сосудов, утолщение межальвеолярных перегородок за счет застойного полнокровия капилляров и пролиферации гистиомоноцитарных клеток.
В селезенке: умеренное полнокровие красной пульпы и выраженность лимфоидных фолликулов с центрами размножения.
В надпочечниках: увеличение клеток пучковой зоны коры.
У животных (белые мыши), переживших острое отравление в дозе 100 мг/кг массы тела, при микроскопическом исследовании выявлено, что в печени гепатоциты в различной степени белковой дистрофии — от небольшой зернистости и вакуолизации до проявления балочной дистрофии. Отмечается дискомпенсация печеночных балок, полиморфизм клеток и ядер, имеющих до 4-х ядрышек, довольно часто встречаются фигуры митозов гепатоцитов в различных фазах. В области портальной ткани, вокруг желчных протоков наблюдается увеличение соединительной ткани, скопление лимфогистиоци-тарных клеток, фибробластов. В почках — полнокровие крупных сосудов коркового слоя, расширение просвета извитых канальцев проксимального отдела. В легких — полнокровие сосудов и явление очагового эксудативного воспаления. В селезенке
— активная пролиферация лимфоцитов как в фолликулах, так и в красной пульпе. В сердце — полнокровие сосудов и капилляров, отечность мышечных волокон, неравномерность их окраски.
Во второй серии эксперимента при микроскопическом исследовании через сутки в контроле по краю раны видна пленка фибрина, далее полоска некротизированных гепатоцитов, затем печеночные клетки с расширенными синусоидами (рис. 1Г). В глубине паренхима печени выглядела неизмененной.
У животных подопытной группы на раневой поверхности выявлялась полоска губки «Феракрил», пленка фибрина и более выраженная полоска некротизированных гепатоцитов. Отечность (расширение синусоидов) была менее выражена, чем в контроле. В цитоплазме части гепатоцитов отмечались проявления белковой дистрофии. В глубине паренхимы печени изменения не выявлены.
На 3-и сутки у животных подопытной группы (контроль был только на 1-е сутки) обращает на себя внимание более выраженный участок некротически измененных гепатоцитов на раневой поверхности под пленкой губки «Феракрил», а также появление нежных волокон соединительной ткани на границе участка некроза и печеночной паренхимы (рис. 1Д).
На 7-е сутки на поверхности раны еще отмечены остатки некротизированных гепатоцитов, которые четко отграничены от основной паренхимы печени соединительно-тканной прослойкой. Гепатоциты с незначительными проявлениями белковой дистрофии, клетки Купфера — в пределах нормы, лимфо-лейкоцитарной инфильтрации не отмечено.
На 14-е сутки на поверхности раны участки фибриноидных волокон после рассасывания некротических масс гепатоцитов, далее хорошо выражена соединительно-тканная прослойка с полосками коллагеновых волокон.
Экспериментальные исследования в медицине и биологии
Рис. 1. Органы павших животных после острого воздействия препаратом «губка Феракрил»: А- лёгкое (участок геморрагического воспаления); Б - печень (1 - участки некроза); В - почка: выраженное полнокровие сосудов коркового слоя; Г - печень кроликов после резекции и обработки препаратом «губка Феракрил»; контроль 1 -е сутки (1 - край резецированной печени покрыт плёнкой фибрина; 2 - полоска некроза гепатоцитов; 3 - печёночная паренхима); Д - печень кроликов после резекции и обработки препаратом «губка Феракрил», 14-е сутки опыта (1 - остатки детрита печёночных клеток; 2 - сформированная капсула (рубец); 3 - паренхима печени); Е - печень кроликов после резекции и обработки препаратом «губка Феракрил», 30-е сутки опыта (1 - выраженные соединительнотканные прослойки; 2 - ложные дольки паренхимы печени). Окраска гематоксилин-эозином (А, Б, Ы В, Г, Д); пикрофуксином по Ван-Гизону (Е).
Ы
БЮЛЛЕТЕНЬ ВСНЦ СО РАМН, 2008, № 6 (64)
В паренхиме печени как вблизи раны, так и на некотором отдалении от нее отмечается увеличение количества волокон в области триад. Гепа-тоциты практически не отличаются от контроля, синусоиды несколько расширены, клетки Купфера не изменены.
На 30-е сутки у 2 кроликов, оставшихся в живых, наблюдалась картина четко выраженных цирротических изменений. Соединительнотканные волокна, распределяясь от периферии вглубь паренхимы печени, образовывали ложные дольки, цитоплазма гепатоцитов выглядела пенистой, напоминая вид болонной дистрофии (рис. 1Е).
заключение
Таким образом, проведенные исследования выявили, что хирургическая губка «Феракрил» обладая хорошими гемостатическими свойствами, попадая в организм в больших дозах, выше уровня минимально смертельной (> 60 мг/кг), вызывает выраженные морфологические изменения в паренхиматозных органах. Аппликация хирургической губки «Феракрил», образуя эффективный гемостатический барьер, в дальнейшем стимулирует некроз краевого участка и процесс коллагенизации как на поверхности раны, так и в глубине паренхимы печени. Причину этих проявлений возможно объяснить с позиций биомеханизма действия акрилатов. Так, согласно современным данным, гепатотоксическое действие акрилатов связано с их метаболизмом в микро-сомальной системе монооксигеназ печени [2, 5]. По-видимому, в процессе метаболизма акрилатов
с участием цитохрома Р-450 происходит образование токсических метаболитов и возрастание интенсивности перекисного окисления липидов, что приводит к повреждению клеточных мембран гепатоцитов и нарушению в них метаболических процессов. При этом, естественно, нарушается и кровообращение, что вызывает гипоксию и стимуляцию роста соединительной ткани. Если этот процесс для кожной поверхности, особенно в экстремальных условиях, благоприятен, то для печени, учитывая отдаленные последствия, проблематичен.
литература
1. ГОСТ 12.1.007-76. ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
2. Котловский Ю.В. О механизме гепатоток-сичности акрилатов / Ю.В. Котловский. — Томский мед. институт. — 1986. — Т. 4. — С. 107—112.
3. Меркулов Г.А. Курс патогистоморфологи-ческой техники / Г.А. Меркулов. — Л.: Медицина, 1969. — 424 с.
4. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. — М., 2000. — 398 с.
5. Тарских М.М. Роль процессов перекисного окисления липидов биомембран и цитохрома Р-450 в патогенезе отравления акрилатами. — Томский мед. институт, 1988. — Т. 5. — С. 156—159.
6. Феракрил / М.Г. Воронков, В.З. Аненкова, Г.С. Угрюмова и др. — Иркутск: Вост.-Сиб. книжное изд-во. — 1983. — 36 с.
