CC BY
45
Экспериментальная биология и медицина УДК 616-001.4-002:615.384:537.67
ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ ЗАЖИВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ИНФИЦИРОВАННОЙ РАНЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ПРИМЕНЕНИИ ЭМУЛЬСИИ «ПЕРФТОРАН» И ЦЕФОТАКСИМА
© Зюзя Е.В., Волчкова Ю.С., Калуцкий П.В., Иванов А.В., Пашин Е.Н.
Кафедра фармакологии, кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии Курского государственного медицинского университета, Курск
E-mail: [email protected]
В эксперименте на крысах исследовано влияние сочетанного местного введения перфторана и антибактериального препарата «Цефотаксим» на процессы репаративной регенерации кожи. Эксперимент проводился на 80 белых кры-сах-самцах линии Вистар, разделенных на 4 группы. Животные в течение 14 суток находились в постоянном магнитном поле, после чего производилось моделирование инфицированной раны с последующим введением лекарственных препаратов (с 3 суток от нанесения раны). В течение всего эксперимента животные продолжали пребывать в постоянном магнитном поле. Показано, что местное введение эмульсии «Перфторан» приводит к увеличению удельного числа макрофагов в грануляционной ткани, что обусловлено активным фагоцитозом частиц эмульсии. При совместном применении эмульсии «Перфторан» и цефотаксима отмечается их синергетическое действие, выражающиеся в ускорении сроков очищения раны, активации пролиферативных процессов и более быстром созревании грануляционной ткани.
Ключевые слова: раневой процесс, перфторан, цефотаксим, постоянное магнитное поле.
THE SPECIFIC FEATURES OF MORPHOLOGICAL DYNAMICS OF HEALING THE EXPERIMENTALLY INFECTED WOUND IN CONSTANT MAGNETIC FIELD EFFECT AND IN USING THE EMULSION
«PERFTORAN» AND СEFOTAXIME Zyuzya E. V., Volchkova Yu.S., Kalutsky P. V., Ivanov A. V., Pashm E.N.
Pharmacology Department, Department of Histology, Cytology & Embryology of Kursk State Medical University, Kursk
In the experiment with rats we have researched the influence of the combined local introducing Perftoran and antibacterial drug «Cefotaxime» on the skin reparative regenerative processes. The experiment was held with 80 white rat-males of Wistar line, divided into 4 groups. The animals were in the conditions of constant magnetic field action during 14 days. After that they were simulated an infected wound with the following introduction of the drugs (from the 3rd day of wounding). During the whole experiment the animals were under the conditions of constant magnetic field. The local introduction of the emulsion «Perftoran» leads to an increase in specific number of macrophages in granulation tissue. This fact is due to the active phagocytosis of emulsion’s granules. In the combined use of the emulsion «Perftoran» and Cefotaxime their synergetic action was noted, that was expressed in acceleration of wound clearance period, proliferative processes activation and more rapid granulation tissue formation.
Keywords: wound process, perftoran, cefotaxime, constant magnetic field.
Одними из наиболее актуальных проблем современной хирургии являются профилактика и лечение гнойных ран. Известно, что гнойновоспалительные процессы занимают первое место среди осложнений (35-45%) и третье место среди причин смертности хирургических больных [3, 7].
Течение и исход раневого процесса во многом зависят от действия факторов внешней среды. С этой точки зрения большой интерес представляют аномальные геомагнитные поля (ГМП), под влиянием которых может возникать срыв адаптационных возможностей макроорганизма, а также меняется вирулентность микроорганизмов и их устойчивость к антибактериальным препаратам [6, 12]. Этим создаются предпосылки для утяжеления течения раневого процесса и увеличения частоты осложнений и хронизации процесса [4, 11].
Поскольку рана представляет собой частный случай воспалительной реакции с характерными системными и местными проявлениями - в зоне повреждения и особенно вокруг нее неизбежно развивается отек, приводящий вкупе с расстройством регионарной микроциркуляции крови к ишемии перираневых тканей [8, 13]. В таких условиях возникает стаз транспорта компонентов межклеточной жидкости, происходит изменение пространственной ориентации поляризованных макромолекул (в частности, цитокинов) и изменение их свойств. Особую выраженность этот процесс приобретает под действием постоянного магнитного поля (ПМП) [1, 10].
Следует отметить, что большинство существующих методов лечения гнойной раны оказывают комплексное патогенетическое воздействие, однако ни один из них напрямую не способен ку-
пировать ишемию и гипоксию непосредственно в патологическом очаге. Кроме того, эффективность большинства из известных способов лечения ран не подвергалась экспериментальной проверке в условиях дополнительного воздействия физических факторов внешней среды, как-то: ионизированного и ультрафиолетового излучения, аномальных постоянных и переменных магнитных полей. Тем не менее сегодня существует особый класс лекарственных препаратов - это кровезаменители с газотранспортной функцией, которые предназначены не столько для возмещения объема циркулирующей крови, сколько для компенсации ее газотранспортной и газообменной функций на уровне тканей органов [2, 5, 9].
Исходя из вышеизложенного, целью настоящей работы является изучение влияния кровезаменителя с газотранспортной функцией и антибактериального лекарственного препарата на течение раневого процесса в условиях воздействия на организм постоянного магнитного поля.
Для достижения этой цели необходимо изучить влияние раздельного (1-я задача) и сочетанного (2-я задача) местного введения кровезаменителя с газотранспортной функцией «Перфоторан» (ПФ) и антибиотика «Цефотаксим» (Ц) на морфологическую картину репаративной регенерации в зоне экспериментального раневого процесса на фоне воздействия постоянного магнитного поля.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводилось на 80 половозрелых крысах-самцах линии Вистар, разделенных на 4 группы (по 20 животных). В начале эксперимента животные всех серий находились в течение 14 суток под действием ПМП, сопоставимого с аномальным, создающегося специальной установкой, состоящей из источника постоянного тока и колец Гельмгольца.
На 15-е сутки производилось моделирование инфицированной раны размерами 1,5х1,5 см путем внесения в раневой дефект марлевого шарика с инфицирующей взвесью, содержащей 0,5 мл культуры Staphylococcus aureus № 606 и 0,5 мл культуры Escherichia coli № 195 в одинаковых разведениях. После чего рана ушивалась. Снятие швов и удаление шарика производилось через 3 суток после операции (18-е сутки от начала эксперимента). С этого момента в течение 12 суток животным вводились исследуемые препараты. Введение препаратов осуществлялось местно из 4 точек по периметру раны.
Животные 1-й группы (контроль) получали
0,9% раствор NaCl в объеме 0,5 мл. Животные 2-й группы получали эмульсию «Перфторан» (ОАО
НПФ «Перфторан», г. Пущино) в объеме 0,5 мл. Животным 3-й группы вводилось 0,5 мл ПФ и
0,2 мл цефалоспорина 3 поколения - цефотаксима (содержащих 8 мг растворенного вещества из расчета среднесуточной дозы 40 мг/кг). 4-я группа животных получала 0,2 мл цефотаксима (содержащих 8 мг растворенного вещества из расчета среднесуточной дозы 40 мг/кг).
Животные в течение всего эксперимента продолжали пребывать в ПМП. Выведение осуществлялось на 13 сутки после моделирования гнойной раны (15 сутки с момента моделирования раны) путем передозировки наркоза. Были иссечены и фиксированы в формалине полнослойные лоскуты кожи с подкожно-жировой клетчаткой и подлежащими мышцами, включающие рану с окружающими интактными участками кожи. После стандартных процедур заливки, микрото-мирования и окраски гематоксилин-эозином, были сфотографированы интересующие участки гистологических препаратов. На фотографиях определялось соотношение различных типов клеток грануляционной ткани (фибробластов, макрофагов, плазмоцитов, лимфоцитов, эозинофилов) по кариологическим признакам.
Определение достоверности отличий в сравниваемых группах осуществлялось по расхождению доверительного интервала при заданном значении р< 0,05. С этой целью использовалось приложение Excel 2010 (лицензия - ГОУ ВПО КГМУ Минздравсоцразвития России).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Во всех экспериментальных группах в первые сутки после моделирования гнойного раневого процесса отмечались гиперемия, отек, инфильтрация, налет фибрина, обильные некротические массы и гнойное отделяемое.
В последующем в 3-й группе исследования уже на 3 сутки наблюдалось исчезновение отека, гиперемии, инфильтрации и гноетечения, к 4-5 суткам регистрировалось начало эпителизации, а к моменту выведения из эксперимента у части животных отмечалось полное заживление раны.
В экспериментальной группе № 2 отек, инфильтрация и гиперемия сохранялись до 5 суток, очищения раны происходило к 5-6 суткам, а эпи-телизация краев раны отмечалась на 7 сутки.
У животных 4-й группы гиперемия, инфильтрация и отек регистрировались до 5-6 суток, очищение раны отмечалось на 7, а образование эпителиального вала на 9 сутки с момента создания модели гнойной раны.
В 1 -й группе исследования отек, гиперемия и инфильтрация сохранялись до 10 суток, поверх-
ность раны была покрыта гнойно-некротической коркой, при надавливании на которую обильно выделялся гной. Очищение раны происходило лишь к 10-11 суткам, а начало краевой эпителиза-ции приходилось на 12-13 сутки.
Морфологическое исследование показало, что наибольший процент содержания фибробластов отмечается в 1 -й группе исследования, достоверно превышающий значения такового в 3-й и 4-й группах (табл. 1). Однако, степень зрелости соединительной ткани 1 -й группы значительно ниже по сравнению с остальными. Это проявляется преобладанием в популяции клеток грануляционной ткани юных форм фибробластов, небольшим числом коллагеновых волокон и их неупорядо-
ченным расположением (рис. 1). При этом в 3-й экспериментальной группе отмечается высокая степень зрелости соединительной ткани, что выражается большим количеством упорядоченно расположенных волокон коллагена, вследствие преобладания зрелых форм фибробластов и фиброцитов, обладающих высокими синтетическими способностями (рис. 2).
Во 2-й и 3-й экспериментальных группах, получавших местно ПФ, отмечается активация мак-рофагальной системы, проявляющаяся наибольшим содержанием в них макрофагов. Этот факт, вероятно, связан с активным фагоцитозом частиц эмульсии с последующим образованием перфто-росом (рис. 3, 4, табл. 1).
Рис. 1. Группа исследования № 1. Клетки грануляционной ткани. Преобладание в популяции клеток юных фибробластов. Разнонаправленный ход коллагеновых волокон. Окраска гематоксилин-эозин. Ув. Х300.
Рис. 2. Группа исследования № 3. Клетки грануляционной ткани. Преобладание в популяции клеток зрелых фибробластов и фиброцитов, имеющих удлиненные веретеновидные ядра, ориентированные вдоль коллагеновых волокон. Параллельно ориентированные пучки молодых тонких коллагеновых волокон. Окраска гематоксилин-эозин. Ув. Х300.
Рис. 3. Группа исследования № 2. Клетки грануляционной ткани. Представлены молодые и зрелые фиб-робласты, многочисленные макрофаги с перфторосомами, гранулоциты, хаотично ориентированные коллагеновые волокна. Гематоксилин-эозин. Ув.Х400.
Таблица 1
Процентное соотношение различных типов клеток в грануляционной ткани в сравниваемых группах экспериментальных животных на 15-е сутки после моделирования раны (13-е сутки после моделирования инфицированной раны)
Типы клеток (М±т) 1 группа (МП + ФР) 2 группа (МП + ПФ) 3 группа (МП+ ПФ + Ц) 4 группа (МП + Ц)
Фибробласты 67,8±5,44 3,4 64,5±11,14 3 41,0±9,15 1,2 45,9±16,32 1
Макрофаги 2,1±0,83 2,3,4 17,8±8,63 1,4 11,1±5,87 1 5,4±2,44 1,2
Лимфоциты 20,8±4,49 2,3 8,5±2,14 1,3,4 37,8±6,76 1,2 35,0±14,17 2
Плазмоциты 5,3±2,25 4,1±2,75 7,0± 1,77 8,0±4,16
Нейтрофилы 2,1± 1,35 1,2±0,88 2,5± 1,30 2,2±1,60
Эозинофилы 1,7± 1,83 3,8±4,79 0,6±0,51 4 3,4± 1,61 3
Примечание: ПФ - перфторан, Ц - цефотаксим, МП - магнитное поле, ФР - физиологический раствор. Надстрочные символы обозначают достоверность отличий с соответствующими группами эксперимента
■ Лимфоциты Плазмоциты Нейтрофилы
■ Эозпнофплы
1 группа 2 группа 3 группа 4 группа
Рис. 4. Гистограмма распределения нерезидентных клеток грануляционной ткани в экспериментальных
группах на 15-е сутки после моделирования раны (13-е сутки после моделирования инфицированной раны).
При этом во 2-й группе исследования, получавшей изолированно ПФ, содержание лимфоцитов, плазмоцитов и нейтрофильных гранулоцитов оказалось ниже в сравнении с остальными (табл. 1, рис. 4).
Этот факт, вероятно, связан с угнетением ци-токинпродуцирующей функции макрофагов вследствие активного фагоцитоза частиц эмульсии.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. При местном сочетанном введении ПФ и Ц отмечается их синергетическое действие, проявляющееся ускорением очищения раны в 1,5 - 2 раза по сравнению с другими группами исследования, что свидетельствует о более быстрой смене фаз процесса воспаления, и, как следствие, более быстром созревании грануляционной ткани.
2. Сочетанное и раздельное применение ПФ вызывает усиленную пролиферацию клеток фиб-робластического ряда, а также увеличение числа макрофагов в очаге воспаления, что проявляется увеличением относительного количества зрелых фибробластов и фиброцитов в грануляционной ткани и относительным уменьшением популяции механоцитов среди прочих клеток в грануляциях на одинаковом сроке после моделирования инфицированного раневого процесса по сравнению с местным применением антибиотика и физраствора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бинги В.Ф., Савин А.В. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы // Успехи физических наук. - 2003. -Т. 173, № 3. - С. 265-300.
2. Грудянов А.И., Чупахин П.В. Влияние перфторана
на перекисное окисление липидов и антиоксидантную активность слюны больных с парадонти-том // Стоматология. - 2005. - Т. 84, № 1. -
С. 16-19.
3. Доброквашин С.В., Волков Д.Е., Мингазов Р.Г., Измайлов А.Г. Профилактика раневых гнойновоспалительных осложнений в неотложной абдоминальной хирургии [Электронный ресурс] //
Журнал для практикующих врачей «Практическая медицина»: http ://pmarchive. ru/profilaktika-ranevvx-gnoino-vospalitelnvx-oslozhnenii-v-neotlozhnoi-abdominalnoj -xirurgii/ (27.10.08).
4. Заброда Н.Н., Артеменко М.В. Исследование влияния постоянного магнитного поля в регионе на заболеваемость (на примере Курской магнитной аномалии) // Вестник С.-Петербургской госуд. ме-диц. академии им. И.И. Мечникова. - 2007. -№ 3. - С. 190-192.
5. Иваницкий Г.Р. Биофизика на пороге нового тысячелетия: перфторуглеродные среды и газотранспортные кровезаменители // Биофизика. - 2001. -Т. 46, вып. 1. - C. 5-33.
6. Калуцкий П.В., Бельский В.В., Киселева В.В. Воздействие геомагнитного поля Курской магнитной аномалии на биологические системы // Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». - 1998. - № 1. - С. 43-50.
7. Малков И.С., Шакиров М.И., Низамутдинов Е.З. и др. Интраоперационная профилактика раневых гнойно-воспалительных осложнений // Казанский медицинский журнал. - 2006. - Т. 87, № 2. -С. 108-110.
8. Патофизиология / Под ред. В.В. Новицкого, Е.Д. Гольдберга, О.И. Уразовой. - 4-е изд., перераб. и доп. Т. 1. - М.: ГЭОТ АР -Медиа, 2010. - 848 с.
9. Софронов Г.А. Применение перфторорганических соединений в экспериментальной и клинической медицине: сб. метод. реком / Под ред. Г.А. Софро-нова. - СПб.: ВМА, 2002. - 98 с.
10. Трухан Э.М. Воздействие слабых магнитных полей на биологическую активность водной фазы // Компьютерные исследования и моделирование. -2009. - Т. 1, № 1. - С. 101-108.
11. ЧерныхА.М. Особенности заживления кожных ран у животных, подвергнутых воздействию неблагоприятных факторов // Курский научно-практич. вестник «Человек и его здоровье». - 2001. - № 4. -С. 34-41.
12. Черных А.М., Елькин А.И., Поздеев В.Н. Экологические угрозы здоровью человека при воздействии электронно- и аномальных геомагнитных полей (обзор литературы) // Воен.-мед. журнал. - 2005. -№ 6. - С. 46-50.
13. Шилов В.Н., Сергиенко В.И. Физико-химические механизмы развития и коррекции раневого процесса. Динамика донорно-акцепторного состояния раны (Сообщение 1) // Эфферентная терапия. -1997. - Т. 3, № 1. - С. 16-20.
