CC BY
84
УДК 616.34-007.272
О.В. Салато, М.В. Попов, Ю.М. Галеев
ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ БАКТЕРИАЛЬНОГО ЭНДОТОКСИКОЗА ПРИ СТРАНГУЛЯЦИОННОЙ КИШЕЧНОЙ НЕПРОХОДИМОСТИ
Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН (Иркутск)
В эксперименте на 12 беспородных собаках и 20 крысах породы Вистар исследованы патофизиологические механизмы, развития бактериального эндотоксикоза при странгуляционной кишечной непроходимости методом, сцинтиграфии с бактериальным, радиопрепаратом, (меченными технецием-99т бактериями E. coli), приготовленным, по оригинальной методике. Количественную оценку процессов бактериальной транслокации проводили, путем, расчета индекса транслокации (ИТ). Результаты, исследования продемонстрировали, что формирование бактериального эндотоксикоза при. странгуляционной кишечной непроходимости у собак и. крыс происходило за счет, транслокации бактерий E. coli из просвета ущемленного отдела тонкой кишки, в брюшную полость с последующим, развитием, системной бактериемии, за счет, перитонеальной резорбции. Таким, образом, патофизиологические механизмы и. пути развития бактериемии, в условиях странгуляционной. кишечной непроходимости, у мелких (грызуны) и. крупных (млекопитающие) лабораторных животных однотипны, что позволяет считать эти закономерности, универсальными.
Ключевые слова: бактериальная транслокация, перитонеальная резорбция, странгуляционная кишечная непроходимость, сцинтиграфия
PATHOPHYSIOLOGICAL MECHANISMS OF BACTERIAL ENDOTOXICOSIS AT THE STRANGULATED INTESTINAL OBSTRUCTION
O.V. Salato, M.V. Popov, Yu.M. Galeev
Scientific Center of Reconstructive and Restorative Surgery SB RAMS, Irkutsk
We analyzed, pathophysiological mechanisms of bacterial endotoxicosis at the strangulated, intestinal obstruction in 12 pedigreeless dogs and 20 Wistar rats by the method, of scintigraphy with bacterial radiopreparation (E. Coli bacteria tagged by technecium-99m) made by original methodology. Quantitative assessment of processes of bacterial translocation was performed by the calculation, of translocation index (TI). The results of the research showed, that formation of bacterial endotoxicosis at the strangulated, intestinal obstruction, in dogs and rats arose from the translocation of E. Coli bacteria from lumen of strangulated, section of small intestine to the abdominal cavity with further development of system, bacteriemia due to peritoneal resorption. So pathophysiological mechanisms and. ways of development of bacteriemia in conditions of strangulated. intestinal obstruction in small (rodents) and large (mammals) laboratory animals are similar that allows to consider these regularities universal.
Key words: bacterial translocation, peritoneal resorption, strangulated intestinal obstruction, scintigraphy
Острая непроходимость кишечника на протяжении многих лет остаётся одной из самых актуальных и сложных проблем неотложной абдоминальной хирургии. Летальность при этом заболевании достигает 15 — 50 % и не имеет заметной тенденции к снижению [1, 2, 8]. Важным звеном патогенеза полиорганных нарушений при странгуляционной непроходимости кишечника является нарушение барьерной функции кишечной стенки и развитие энтеральной недостаточности, что приводит к транслокации бактерий и резорбции токсинов из просвета кишечной трубки [5, 10, 11].
Генерализация инфекционно-токсического синдрома приводит к развитию «сепсиса кишечного происхождения», несмотря на комплексное лечение и ликвидацию причины заболевания [6, 9].
При этом отдельные вопросы патогенеза, прежде всего пути и механизмы развития бактериемии, остаются спорными и до конца неизученными [3, 12].
Методы ядерной медицины, которые являются прежде всего функциональными, они способны отражать физиологические и патофизиологические изменения в организме [4] и могут быть с
успехом использованы для решения обозначенных выше задач.
В наших исследованиях с помощью приготовленного по оригинальной методике бактериального радиопрепарата — меченных технецием-99т бактерий Е. соН [7] — предпринята попытка исследовать патофизиологические механизмы развития бактериального эндотоксикоза при странгуляционной кишечной непроходимости.
МЕТОДИКА
Экспериментальное исследование выполнено на 12 беспородных собаках и 20 крысах породы Вистар, которые содержались в условиях вивария НЦРВХ СО РАМН при свободном доступе к пище и воде на рационе питания, соответствующем нормативам ГОСТа. Животные были распределены на 4 группы.
Группа № 1 (собаки; п = 6) и группа № 2 (крысы; п = 10) предназначались для оценки распространения бактерий из просвета кишечника у животных без моделированной патологии (контроль).
Группа № 3 (собаки; п = 6) и группа № 4 (крысы; п = 10) предназначались для исследования распро-
странения бактерий из ущемленного отдела тонкой кишки при странгуляционной острой кишечной непроходимости в первые 4 часа от момента моделирования заболевания.
Исследование транзита бактерий из просвета тонкой кишки проводили при помощи динамической и статической сцинтиграфии с бактериальным радиопрепаратом (взвесь меченных технецием-99т бактерий E. ral/), приготовленным следующим образом: в асептических условиях при комнатной температуре в ёмкости с питательной средой «агар-агар» объемом по 8 мл проводили посев культуры E. coli с последующей инкубацией при температуре 37 °С в аэробных условиях в течение 48 ч. В дальнейшем выполняли смыв культуры E. coli в одну емкость, используя 15 мл физиологического раствора. На этапе маркировки к взвеси бактериальных клеток добавляли 1/8 от стандартного объема флакона реагента «Пирфотех, 99mTc» («Диамед», Россия) в 5,0 мл 0,9% раствора натрия хлорида и инкубировали в аэробных условиях при температуре 37 °С в течение 1 ч. Затем вносили 74 МБк элюата технеция-99т (Генератор технеция-99т ГТ-2м, Обнинск, Россия) объемом 5,0 мл и продолжали инкубацию в тех же условиях еще в течение 1 ч. На этапе очистки взвесь меченых бактерий центрифугировали на рефрижераторной центрифуге CR-412 (Jouan, Франция) со скоростью 4000 об./мин в течение 30 минут при температуре 4 °С. По завершении центрифугирования супернатант, содержащий несвязанный технеций-99т, удаляли, а осадок с меченными радионуклидом бактериальными клетками ресуспендировали в 10 мл физиологического раствора. Центрифугирование повторяли ещё трижды и после каждого этапа проводили радиометрический контроль осадка и надосадочной жидкости. На последнем этапе осадок ресуспендировали физиологическим раствором для достижения необходимой радиоактивности и объема препарата. Для исследований на собаках получали бактериальный радиопрепарат радиоактивностью 3,7 — 4,4 МБк в объеме 10—12 мл, для исследований на крысах — радиоактивностью 7,4 — 11,1 МБк в объеме 0,5 — 0,75 мл.
Опыты на животных выполняли в строгом соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных». Все оперативные вмешательства проводили в асептических условиях операционной под общим обезболиванием. Исследование у собак проводили под внутривенным интубационным наркозом (аминазин, тиопентал), у крыс — под внутримышечным наркозом (калипсол, атропин, дроперидол). В контроле и в опыте после фиксации лабораторного животного и обработки операционного поля раствором первомура (трижды) и спиртом выполняли срединную лапаротомию. Далее в контрольных группах выполняли катетеризацию дистального отдела тонкой кишки, после чего ушивали лапаротомную рану, выведя канюлю катетера на переднюю брюшную стенку. В опытных группах моделировали странгуляционную кишечную непроходимость у собак и крыс путем перевязки петли тонкой кишки с питающими мезентериальными
сосудами. Манипуляции завершали катетеризацией ущемленной петли тонкой кишки и наложением швов на переднюю брюшную стенку.
Установленный катетер использовали для введения бактериального радиопрепарата непосредственно перед началом сцинтиграфии, которую выполняли на гамма-камере MULTISPECT-II (Siemens, Германия) с компьютерной системой обработки данных ICON 6.0. Исследования проводили в прямой проекции, устанавливая детектор гамма-камеры так, чтобы экспериментальное животное полностью попадало в поле детекции. Регистрацию сцинтиграмм в динамическом режиме выполняли при следующих параметрах: 240 кадров, 1 кадр — 60 с, матрица 64 х 64. Регистрацию сцинтиграмм в статическом режиме проводили в течение 15 мин с матрицей 128 х 128. Использовали коллиматор для низких энергий ультравысокого разрешения.
По завершении динамического исследования выполняли эвтаназию животного путем передозировки наркозных препаратов. Для регистрации накопления бактериального радиопрепарата в органах забрюшинного пространства выполняли экстирпацию кишечника с введенной взвесью меченных технецием-99т бактерий E. mli и проводили статическую сцинтиграфиию в течение 15 мин при тех же параметрах.
При наличии в брюшной полости экссудата проводили его радиометрию, предварительно собрав его в стеклянную пробирку и поместив под детектор гамма-камеры для регистрации сцинтил-ляционного счета.
Обработка полученных данных включала визуальную оценку сцинтиграмм, построение кривых «активность — время» с области интереса и расчет индекса транслокации меченных радионуклидом бактерий из просвета кишечной трубки в кровоток по следующей формуле:
( п \
ИТ =
1-
Со x kt J
x 100%,
где С0 — сцинтилляционный счет с области кишечника в момент начала исследования; Сі — сцинтилляционный счет с области кишечника в момент времени £ к{ — поправка на распад технеция-99т в момент времени t.
Значения представляли в виде медианы с нижним и верхним квартилями. Значимость различий в группах определяли по критерию Манна-Уитни. Статистическая обработка результатов проведена с помощью пакета компьютерных программ <^а^Иса 5.1».
РЕЗУЛЬТАТЫ
В группах № 1 и № 2 при динамической сцинтиграфии регистрировали очаг радиоактивности в проекции кишечника (место введения бактериального радиопрепарата). Очагов накопления бактериального радиопрепарата за пределами кишечной трубки при динамической и статической сцинти-графии зарегистрировано не было (рис. 1).
Рис. 1. Результаты исследования бактериальной транслокации из просвета тонкой кишки у животных без моделированной патологии методом динамической и статической сцинтиграфии. Динамическая сцинтиграфия у собаки (А) и у крысы (Г) - суммационные кадры, полученные за 4 часа исследования. Обозначена зона интереса «кишечник» (1) (область введения бактериального радиопрепарата). Кривые «активность - время» с области введения бактериального радиопрепарата у собаки (Б) и у крысы (Д) демонстрируют снижение счета импульсов в зоне интереса «кишечник» только за счет распада технеция-99т. Статическая сцинтиграфия у собаки (В) и у крысы (Е) - сцинти-граммы, полученные за 15 минут исследования после эвтаназии животных и экстирпации кишечника с введенным бактериальным радиопрепаратом. Бактериальной транслокации нет.
В группе № 3 при динамической сцинтиграфии регистрировали очаг радиоактивности в проекции кишечника (место введения бактериального радиопрепарата), а также очаги накопления бактериального радиопрепарата в области печени, сердца и мягких тканей (рис. 2А). ИТ, рассчитанный по данным кривой «активность — время» с области интереса «кишечник» (рис. 2Б), составил 15,2 (11,7 — 17,9) %. На статических сцинтиграммах визуализировали очаги накопления бактериального радиопрепарата в области печени, почек и мочевого пузыря (рис. 2В).
В группе № 4 при динамической сцинтиграфии регистрировали очаг радиоактивности в проекции кишечника (место введения бактериального радиопрепарата), а также очаги накопления бактериального радиопрепарата в области печени, сердца, почек, мочевого пузыря и мягких тканей (рис. 2Г). ИТ, рассчитанный по данным кривой «активность — время» с области интереса «кишечник» (рис. 2Д), составил 12,7 (9,3—15,3) %. На статических сцинтиграммах также визуализировали очаги радиоактивности, обусловленные накоплением бактериального радиопрепарата в проекции вышеуказанных органов и тканей, и дополнитель-
но — очаг радиоактивности в области прилегания ущемленной петли тонкой кишки к париетальной брюшине (рис. 2Е).
При сравнении значений ИТ в группах № 3 и № 4 статистически значимых различий выявлено не было (р = 0,36). Во всех наблюдениях регистрировали радиоактивность в экссудате брюшной полости.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты проведенного исследования свидетельствуют о том, что у здоровых животных кишечный барьер непроницаем для бактерий. В условиях странгуляционной кишечной непроходимости бактерии E. coli перемещаются из просвета ущемленного отдела тонкой кишки в брюшную полость с последующим развитием системной бактериемии за счет процессов перитонеальной резорбции. Элиминация поступивших в системную циркуляцию бактериальных клеток происходит с участием органов мочевыделительной системы. Таким образом, вклад в развитие бактериального эндотоксикоза при странгуляционной кишечной непроходимости вносят процессы как бактериальной транслокации, так и перитонеальной
О 50 100 150 200 250
Frame
Рис. 2. Результаты исследования бактериальной транслокации из ущемленного отдела тонкой кишки при странгуляционной кишечной непроходимости методом динамической и статической сцинтиграфии: А - динамическая сцинтиграфия у собаки - суммационный кадр, полученный за 4 часа исследования (1 - кишечник (место введения бактериального радиопрепарата); 2 - печень; 3 - мягкие ткани; 4 - сердце); Б - кривая «активность - время» с области введения бактериального радиопрепарата у собаки демонстрирует снижение счета импульсов в зоне интереса «кишечник», которое обусловлено не только распадом технеция-99т, но и поступлением меченых радионуклидом бактерий за пределы кишечной трубки; В - статическая сцинтиграфия у собаки - сцинтиграмма, полученная за 15 минут исследования после эвтаназии животного и экстирпации кишечника с введенным бактериальным радиопрепаратом (1 - печень; 2 - почки; 3 - мочевой пузырь); Г - динамическая сцинтиграфия у крысы - суммационный кадр, полученный за 4 часа исследования (1 - кишечник (место введения бактериального радиопрепарата); 2 - печень; 3 - сердце; 4 -мягкие ткани; 5 - почки; 6 - мочевой пузырь); Д - кривая «активность - время» с области введения бактериального радиопрепарата у крысы демонстрирует снижение счета импульсов в зоне интереса «кишечник», которое обусловлено не только распадом технеция-99т, но и поступлением меченых радионуклидом бактерий за пределы кишечной трубки; Е - статическая сцинтиграфия у крысы - сцинтиграмма, полученная за 15 минут исследования после эвтаназии животного и экстирпации кишечника с введенным бактериальным радиопрепаратом (1 - париетальная брюшина (место прилегания ущемленной петли тонкой кишки с введённым бактериальным радиопрепаратом); 2 - печень; 3 - сердце; 4 - мягкие ткани; 5 - почки; 6 - мочевой пузырь).
резорбции. Патофизиологические механизмы и пути развития бактериемии в условиях странгуляционной кишечной непроходимости у мелких (грызуны) и крупных лабораторных (млекопитающие) животных однотипны, что позволяет считать эти закономерности универсальными.
ЛИТЕРАТУРА
1. Амелин В.М., Кутин А.А., Гоунов А.Н., Горюшкин Н.Н. Хирургическая тактика при об-турационной толстокишечной непроходимости // Российский медицинский журнал. — 1998. — № 6. — С. З4 — З7.
2. Богомолова Н.Н. Коррекция синдрома энтеральной недостаточности при кишечной непроходимости : автореф. дис. ... канд. мед. наук : 14.00.27. — Иркутск, 2002. — 22 с.
3. Белик Б.М. Хирургическая тактика и выбор методов детоксикации у больных острой непроходимостью кишечника : автореф. дис. ... д-ра мед. наук : 14.00.27. — Краснодар, 2000. — 43 с.
4. Лишманов Ю.Б., Чернов В.И. Радиофармпрепараты для ядерной медицины // Радионуклидная диагностика для практических врачей. — Томск : STT, 2004. - С. 10-14.
5. Нечаев Э.А., Курыгин А.А., Ханевич М.Д. Дренирование тонкой кишки при перитоните и кишечной непроходимости. — СПб. : Росмедполис, 1993. — 240 с.
6. Савельев В.С., Болдин Б.В., Гельфанд Б.Р. и др. Влияние зондовой декомпрессии кишечника на портальную и системную бактериемию у больных с перитонитом // Хирургия. — 1993. — № 10. — С. 25 — 29.
7. Способ радионуклидной маркировки бактерий кишечной палочки для сцинтиграфических исследований [Текст] : пат. 2290643 Рос. Федерация : МПК7 G 01 N 33/60 ; С 12 N 1/20 / Салато О.В., Галеев Ю.М., Попов М.В., Коваль Е.В., Лепехова С.А., Фадеева Т.В. — заявл. 12.07.05; опубл. 27.12.06, Бюл. № 36.
8. Тотиков В.З., Хестанов А.К., Зураев К.Э., Дзгоева Д.Б., Баскаев Ч.Ю. Хирургическое лечение обтурационной непроходимости ободочной кишки // Хирургия. — 2001. — № 8. — С. 51—54.
9. Чернов В.Н., Белик М.Б. Выбор хирургической тактики и методов дезинтоксикации при острой непроходимости кишечника // Хирургия. — 1999. — № 5. — С. 45 — 48.
10. Чернов В.Н., Белик М.Б., Поляк А.И. и др. Портальная и системная бактериемия как проявление функциональной несостоятельности энтерального барьера при острой непроходимости кишечника // Вестник хирургии. — 1998. — T. 157, № 4. - C. 46-49.
11. Akcay M.N., Capan M.Y., Gundogdu C. е1 al. Bacterial translocation in experirnental intestinal obstruction // J. Int. Med. Res. — 1996. — Vol. 24, N 1. — P. 17 — 26.
12. Kocdor M., Kocdor H., Gulay Z., Gokce O. The effects pentoxifylline on bacterial translocation after intestinal obstruction // Shock. — 2002. — Vol. 18, N 2. — P. 148 — 151.
Сведения об авторах
Салато Олег Викторович - к.м.н., младший научный сотрудник лаборатории реконструктивной хирургии Научного центра реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН (664049, г. Иркутск, мкр. Юбилейный, д. 10, кв. 86: тел.: 8 (3952) 46-55-51, 8 (914) 877-37-10; e-mail: [email protected]).
Попов Михаил Васильевич - к.м.н., старший научный сотрудник лаборатории визуализации и миниинвазивной хирургии Научного центра реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН (664079, г Иркутск, мкр. Юбилейный, 10о). Галеев Юрий Маратович - к.м.н., зам. директора Научного центра реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН по развитию (664003, г Иркутск, ул. Борцов Революции, 1).
