CC BY
7
Научная статья _
https://doi.org/10.23934/2223-9022-2023-12-2-230-238
тонкая кишка в остром периоде спинальной травмы: ранние нарушения метаболизма по данным флуоресцентного время-разрешенного имиджинга FLIM
М.С. Балеев1 *, Е.Б. Киселева2, М.М. Логинова2, М.В. Ширманова2, А.П. Фраерман1, В.И. Щеславский2, Н.Д. Гладкова2, М.Г. Рябков2
НИИ экспериментальной онкологии и биомедицинских технологий
1 ГБУЗ Нижегородской области «Городская клиническая больница № 39», Нижегородский городской нейрохирургический центр им. проф. А.П. Фраермана
Российская Федерация, 603028, Нижний Новгород, Московское шоссе, д. 144, к. 1
2 ФГБУ «Приволжский исследовательский медицинский университет» МЗ РФ Российская Федерация, 603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1
Н Контактная информация: Балеев Михаил Сергеевич, кандидат медицинских наук, консультант хирургического отделения ГБУЗ НО «ГКБ № 39». Email: baleev_ms@mail.ru
АКТУАЛЬНОСТЬ
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
РЕЗУЛЬТАТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ключевые слова: Ссылка для цитирования
Особое место в развитии энтеральной недостаточности отводится диспротеинемии, которая является одной из ведущих причин развития декубитальных язв у пациентов с травмой спинного мозга. Раннее энтеральное питание частично решило указанную проблему, однако частота развития пролежней по-прежнему остается на высоком уровне и достигает 68%. Риск нарушения метаболизма в остром периоде спинальной травмы во многом определяется неокклюзивной ишемией кишечника на фоне спинального шока, нейрогуморальной дисрегуляции; внутрики-шечной и внутрибрюшной гипертензией; сменой кишечной микрофлоры. Патоморфологические изменения в стенке кишки происходят в течение первых 20 суток после травмы и в дальнейшем усугубляют хронические мальдигестию, мальабсорбцию, кишечную дискинезию у пациентов с травматической болезнью спинного мозга. Новые знания относительно особенностей раннего энтерального питания пациентов в остром периоде травматической болезни спинного мозга позволят сократить риск формирования декубитальных язвенных дефектов.
Изучить динамику метаболических процессов в тканях тонкой кишки в остром периоде спиналь-ной травмы.
Эксперимент проводился на лабораторных животных - крысах линии Wistar (n=22). Спинальную травму моделировали острым полным пересечением спинного мозга на уровне Th5-Th6 позвонков. Оценку метаболических изменений в клетках серозной оболочки кишечника проводили сразу, через 3 и через 24 часа после травмы. Метаболизм оценивали in vivo с помощью технологии флуоресцентного время-разрешенного макроимиджинга FLIM по автофлуоресценции в спектральном канале метаболического кофактора никотинамидадениндинуклеотида (фосфат).
Острый период травмы спинного мозга сопровождается изменением эндогенной автофлуоресценции тканей серозной оболочки тонкой кишки: зафиксировано статистически значимое снижение среднего времени жизни флуоресценции (тт), времени жизни длинной компоненты (т2) и процентного вклада длинной компоненты (а2) затухания через 24 часа после травмы. Наблюдаемые с помощью FLIM изменения подтверждают катаболическую направленность обмена веществ в тканях тонкой кишки после травмы спинного мозга.
Впервые в эксперименте in vivo показано, что острый период спинальной травмы сопровождается нарушением метаболических процессов в тканях тонкой кишки. Данный факт требует более взвешенного подхода в расчете калорийности питательных веществ, используемых для раннего энтерального питания пациентов с травмой спинного мозга.
травма позвоночника, автофлуоресценция, FLIM, метаболизм, катаболизм, пролежни, декубиталь-ные язвы, саркопения, энергетический обмен
Балеев М.С., Киселева Е.Б., Логинова М.М., Ширманова М.В., Фраерман А.П., Щеславский В.И. и др. Тонкая кишка в остром периоде спинальной травмы: ранние нарушения метаболизма по данным флуоресцентного время-разрешенного имиджинга FLIM. Журнал им. Н.В. Склифосовского Неотложная медицинская помощь. 2023;12(2):230-238. https://doi.org/10.23934/2223-9022-2023-12-2-230-238
Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Благодарность, финансирование Работа выполнена при поддержке РНФ, проект № 19-75-10096
© Балеев М.С., Киселева Е.Б., Логинова М.М., Ширманова М.В., Фраерман А.П., Щеславский В.И., Гладкова Н.Д., Рябков М.Г. М., 2023
НАД(Ф)Н — никотинамидадениндинуклеотид (фосфат) FLIM — Fluorescence Lifetime Imaging — время-
ТБСМ— травматическая болезнь спинного мозга разрешенный флуоресцентный имиджинг
ФАД — окисленный флавинадениндинуклеотид
ВВЕДЕНИЕ
Энтеральная недостаточность — один из наиболее значимых и наименее изученных компонентов травматической болезни спинного мозга (ТБСМ). Известно, что у пациентов с травмой спинного мозга энтеральная недостаточность характеризуется нарушением всасывательной, секреторной, моторной, эвакуатор-ной, иммунной, барьерной функций пищеварительного тракта [1-3]. При этом энтеральная недостаточность становится главной причиной диспротеинемии, дисбаланса минеральных веществ и электролитов [4-6]. Обменные нарушения потенцируют мышечную кахексию, увеличивают риск развития декубитальных язв [7-9]. Именно поэтому изучение механизмов развития, предупреждение и лечение энтеральной недостаточности у пациентов с ТБСМ — задача первостепенной клинической важности [10-12].
Рекомендации «По лечению острой осложненной и неосложненной травмы позвоночника у взрослых» и другие авторитетные источники в качестве профилактической и лечебной меры предлагают раннее энтеральное питание с высоким содержанием белковых продуктов [13, 14], поскольку ключевой патогенетический компонент энтеральной недостаточности, ассоциированной с ТБСМ, — диспротеинемия [15-18]. Однако известно и то, что переваривание, всасывание и усвоение белковых продуктов — энергетически затратный процесс, пищевой термогенез при котором достигает уровня 30-32% [19-23]. Возможно, значимой причиной диспротеинемии у пациентов после травмы спинного мозга является метаболический дисбаланс, вызванный дефицитом в энергетическом обмене. Однако объективная оценка метаболических нарушений в стенке кишки после травмы спинного мозга — сложная задача: в течение долгого времени для фиксации функциональных обменных изменений не было соответствующего исследовательского оборудования.
Возможность мониторинга метаболических процессов in vivo появилась с развитием технологии неинвазивного анализа метаболических кофакторов в живых клетках, а именно — с внедрением в исследовательскую практику время-разрешенного флуоресцентного имиджинга (fluorescence lifetime imaging, FLIM) [24-27]. Технология продемонстрировала высокую эффективность в изучении метаболических процессов в различных тканях. FLIM способен фиксировать изменения в балансе гликолитического и окислительного метаболизма клеток на основе регистрации автофлуоресценции кофакторов дегидрогеназ — восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (фосфата) (НАД(Ф)Н), и окисленного флавинадениндинуклеоти-да (ФАД). Из них показатели затухания флуоресценции НАД(Ф)Н имеют более простую и однозначную интерпретацию — свободная форма НАД(Ф)Н, имеющая короткое время жизни флуоресценции (~0,45 нс), ассоциирована с гликолизом, а связанная форма с более длинным временем жизни (~2-3 нс) ассоциирована с митохондриальным дыханием. Помимо метаболических кофакторов вклад в автофлуоресценцию тканей могут вносить белки коллаген и эластин, которые
меняют свою структуру при каталитическом дисбалансе обмена веществ. Преимущество FLIM-макрои-миджинга перед двухфотонной время-разрешенной микроскопией состоит в возможности быстрого обследования достаточно крупных областей тканей, что представляет интерес для дальнейшего использования данного метода в клинике [1-7, 28]. Потенциально комплексная объективная диагностика указанных метаболитов и белков может стать оптимальным способом оценки интенсивности катаболизма в тканях кишечной стенки.
Таким образом, для проверки гипотезы о триггер-ном механизме энтеральной недостаточности в остром периоде ТБСМ целесообразно использование диагностической технологии FLIM. Несмотря на высокую клиническую значимость темы, ранее подобные исследования в России и в мире не проводились.
Цель исследования: изучить динамику метаболических процессов в тканях тонкой кишки в остром периоде спинальной травмы в эксперименте на животных.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Эксперимент проведен на лабораторных животных — крысах линии Wistar (самцы, массой от 230 до 285 г, n=22). Содержание животных в сертифицированном виварии ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России и исследовательская работа проводились в соответствии с международными правилами "Guide for the Care and Use of Laboratory Animals", и отвечали требованиям «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях» от 18.03.1986. Исследование одоб -рено Комитетом по этике ФГБОУ ВО ПИМУ Минздрава России, протокол № 17 от 11.10.2019. Оперативные вмешательства в ходе эксперимента проводили под общим обезболиванием смесью растворов 3,5% тиле-тамина гидрохлорида, золазепама и 2% ксилазина гидрохлорида (в объеме, пропорциональном массе тела), которые вводили внутрибрюшинно.
Из 22 животных 20 моделировали спинальную травму, после чего исследовали метаболизм в стенке тонкой кишки; 2 животных включены в группу контроля, у них забирали образцы кишки на гистологическое исследование без моделирования спинальной травмы (рис. 1).
На первом этапе эксперимента всем 20 животным под общим обезболиванием проводили срединную лапаротомию длиной 2 см. Для исследования выбирали и выводили в рану участок тонкой кишки длиной 5 см, локализованный на 18-20 см дистальнее связки Трейтца. Регистрацию автофлуоресценции тканей кишки проводили со стороны серозной оболочки тонкой кишки. Показатели метаболизма регистрировали до спинальной травмы и в разные временные промежутки (3 и 24 часа) после моделирования травмы.
Моделирование спинальной травмы заключалось в полном пересечении спинного мозга на уровне Th5-Th6 позвонков после ламинэктомии [29, 30] (рис. 2 А). Сканировали стенку тонкой кишки со стороны серо-
Рис. 1. Схема эксперимента. Красные рамки — этап забора образцов тонкой кишки на гистологическое исследование Примечание: FLIM — время-разрешенный флуоресцентный имиджинг
Fig. 1. Scheme of the experiment. Red frames — the stage of sampling the small intestine for histologic examination Note: FLIM — fluorescence-lifetime imaging
зной оболочки: сразу после нанесения травмы и через 3 часа после травмы у 10 лабораторных животных, у которых по истечению данного промежутка времени участок тонкой кишки забирали на гистологическое исследование. У других 10 животных дополнительно проводили метаболическое исследование кишечной стенки через 24 часа после травмы с последующем забором гистологического материала.
Изменение метаболических процессов регистрировали in vivo в спектральном канале кофактора нико-тинамидадениндинуклеотида НАД(Ф)Н. Использован оригинальный двухканальный конфокальный FLIM/ PLIM макросканер (Becker&Hickl, Германия) с одно-фотонным возбуждением флуоресценции с помощью пикосекундных лазеров (рис. 2 В) [25, 30]. Макросканер позволяет получать флуоресцентные время-разрешен-ные изображения с поля зрения размером до 16*16 мм с пространственным разрешением до 15 мкм [27]. Регистрация времени жизни флуоресценции осуществлялась по принципу время-коррелированного счета одиночных фотонов TCSPC. Флуоресценцию возбуждали с помощью пикосекундного лазера на длине волны 375 нм, детектировали в диапазоне 435-485 нм. Мощность возбуждающего излучения составляла 12 мВт, время сбора фотонов 60 с. Количество фотонов в пикселе было не менее 5000. Эксперименты проводились в затемненном помещении с изолированными от внешнего освещения детекторами. Для сканирования объект помещался под объектив макросканера (рис. 2 С), позиционировался, осуществлялась ручная фокусировка с учетом нужной области интереса.
Анализ данных FLIM проводили в программе SPCImage 9.87 (Becker&Hickl, Германия). Кривые затухания флуоресценции аппроксимировали биэкспо-ненциальной моделью (х2 0,8-1,2). В ходе работы были проанализированы следующие параметры затухания эндогенной флуоресценции ткани кишки: средневзвешенное время жизни (тт), времена жизни флуоресценции короткой и длинной компонент (т и т2) и их относительные вклады (а1 и а2, а1+а2=100%) [23, 25]. Короткая компонента соответствует свободной форме НАД(Ф)Н, ее длинная компонента — связанному с белками НАД(Ф)Н. Для расчетов на каждом изображении
А C
Рис. 2. А — схема нанесения спинальной травмы; В — FLIM-макросканер и проведение регистрации эндогенной флуоресценции с поверхности тонкой кишки крысы in vivo; С — увеличенный фрагмент изображения В Fig. 2. A — scheme of spinal injury; B — FLIM-macroscanner and registration of endogenous fluorescence from the surface of the rat small intestine in vivo; C — enlarged fragment of image B
Рис. 3. Пример выделения областей интереса на FLIM изображений тонкой кишки крысы со стороны серозной оболочки для расчета параметров затухания эндогенной флуоресценции
Fig. 3. An example of the selection of regions of interest on FLIM images of the rat small intestine from the side of the serosa to calculate the decay parameters of endogenous fluorescence
выделяли по 2-3 зоны интереса, исключая области с артефактами и наличием крови (рис. 3).
В результате параметры затухания эндогенной флуоресценции были рассчитаны для 50 зон тонкой кишки со стороны серозной оболочки (18 до нанесения спинальной травмы, 16 через 3 часа после травмы и 16 через 24 часа после травмы). Соответственно, данные БЫЫ были сгруппированы в три группы: норма, через 3 и 24 часа после травмы.
После флуоресцентной визуализации исследуемые участки кишки экспериментальных животных забирали на патоморфологическое исследование у 10
животных спустя 3 часа после травмы и у других 10 животных по истечению 24 часов. Образцы фиксировались в течение 24 часов в 10% растворе забуферен-ного формалина, затем они подвергались стандартной процедуре проводки и заключения в парафин. Поперечные гистологические срезы толщиной 5 мкм изготавливались из средней части образца и окрашивались гематоксилином и эозином. Интерпретация гистологических препаратов осуществлялась независимым патоморфологом.
Для статистической обработки данных использовали программу IBM SPSS Statistics. 20. Оценку статистической значимости различий при сравнении групп по количественному признаку проводили по критерию Вилкоксона для непараметрических выборок. Данные представлены в виде Me [01; 02], где Ме — медиана, 01 — нижний квартиль, 02 — верхний квартиль, n — объем анализируемой подгруппы, р — величина статистической значимости различий. Критическое значение уровня значимости принимали равным 5% (р«0,05).
РЕЗУЛЬТАТЫ
В ходе проведенного исследования методом FLIM было установлено, что исходное значение средневзвешенного времени жизни (тт) в серозной оболочке равно 1,50 [1,24; 2,08] нс. Спустя 3 часа после травмы данный показатель статистически не изменился и составил 1,46 [1,02; 1,86] нс (р=0,461), и лишь по истечению 24 часов после повреждения спинного мозга параметр тт статистически значимо (р=0,0001) снизился до 1,22 [1,11; 1,35] нс. Значения короткого т1 и длинного т2 времени жизни в контроле до травмы составляли ~0,5 нс и ~5,8 нс. При этом короткое время жизни оставалось неизменным в течение всего времени наблюдения после нанесения травмы, что соответствует представлениям о стабильности свободной формы НАД(Ф)Н в условиях клеточного микроокружения. Длинное время жизни укорачивалось до 3,8 нс (р=0,0001) через 24 часа после травмы. Значения процентного вклада короткой компоненты (а1) были равны 76,7% [72,3; 81,3] при исходном состоянии, 78,2% [74,6; 81,3] через 3 часа (р=0,272) и 78,9% [75,3; 79,7] через 24 часа (р=0,019). Что касается процентного вклада длинной компоненты (а2), то исходные значения данного показателя варьировали на отметке 23,1 [18,6; 27,6]%, через 3 часа статистического снижения зафиксировано не было — 21,9 [18,6; 25,3]%, статистически значимое снижение данного показателя до 21,3 [20,0; 22,2]% наблюдалось через 24 часа (р=0,0001) (таблица).
На рис. 4 представлены типичные макро-фото (АС), макро-И,1М-изображения тонкой кишки крыс для параметра тт (D-F) и диаграмма сравнения параметра тт в исследуемых группах (G).
Визуально нормальная кишка имела розовый цвет (рис. 4 А) и активно перистальтировала. После спи-нальной травмы явных патологических процессов не наблюдалось, однако к исходу 3 часов перистальтика кишечной стенки визуально снизилась, серозная оболочка стала несколько тусклой относительно нормы (рис. 4 B). Через 24 часа после спинальной травмы макроскопическая картина соответствовала признакам динамической кишечной непроходимости: кишечные петли были раздуты, перистальтические движения отсутствовали, кишечная стенка несколько отечна,
Таблица
Параметры времени жизни автофлуоресценции, рассчитанные для серозной оболочки тонкой кишки
Table
Autofluorescence lifetime parameters calculated for the serosa of the small intestine
Параметр Норма
(до травмы)
Через 3 часа после травмы
Через 24 часа после травмы
Me [01; 02] Me [01; 02] р* Me [01; 02] р*
Tm , (нс) 1,49 [1,20; 2,09] 1,45 [1,01; 1,86] 0,461 1,19 [0,98; 1,32] 0,0001
T1 (нс) 0,52 [0,46; 0,58] 0,54 [0,40; 0,62] 0,959 0,53 [0,48; 0,60] 0,441
T2 (нс) 5,8 [4,0; 6,3] 5,7 [3,2; 6,6] 0,573 3,8 [3,0; 4,5] 0,0001
a1 (%) 76,7 [72,3; 81,3] 78,2 [74,6; 81,3] 0,272 78,9 [75,3; 79,7] 0,019
a2 (%) 23,1 [18,6; 27,6] 21,9 [18,6; 25,3] 0,268 21,3 [20,0; 22,2] 0,0001
Примечание: * - критерий Вилкоксона, сравнение данной группы с группой «норма»
№te: * - WiLcoxon test , comparison of this group with the "norm" group
серозная оболочка тусклая с участками выраженной гиперемии (рис. 4 C).
По данным морфологического исследования через 3 часа после спинальной травмы изменений со стороны серозной оболочки не наблюдалось (рис. 4 I) и гистологически ткани соответствовали состоянию нормы (рис. 4 H). Через 24 часа в серозной оболочке слабо выраженное воспаление наблюдалось в 25% случаев, выраженное диффузное воспаление вплоть до формирования мелких очагов некрозов — в 42% случаев. Среди клеток воспаления во всех случаях преобладали нейтрофильные гранулоциты. Также в 58% случаев зафиксированы острые дисциркулятор-ные расстройства микроциркуляции (42% умеренные и 16% выраженные), в остальных 42% расстройств микроциркуляции не выявлено. Перечисленные изменения в 92% образцов сопровождались слабо выраженным очаговым отеком (рис. 4 J).
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Полученные данные свидетельствуют о том, что острый период травмы спинного мозга сопровождается нарушением метаболических процессов в тканях кишечной стенки. Хорошо известно, что многие патологические изменения в тонкой кишке, прежде всего острые нарушения всасывания и переваривания начинаются со стороны ее слизистой оболочки. Исходя из этих фундаментально обоснованных представлений, «идеальным экспериментом» было бы исследование, позволяющее неинвазивно оценить изменения метаболизма именно в слизистой оболочке, энтероцитах. Это исследование, вероятно, позволило бы получить еще более выраженную динамику изучаемых параметров. Однако на настоящем уровне развития техники атравматичное FLIM — исследование слизистой оболочки in vivo невозможно из-за отсутствия эндоскопических датчиков необходимого размера. Для доступа к слизистой необходимо было бы сделать энтеротомию, которая неизбежно привела бы к острым нарушениям кровообращения и структуры кишечной стенки, к искажению параметров метаболизма. По этой причине в реальных условиях эксперимента in vivo исследование стенки кишки со стороны серозной оболочки наименее всего подвержено нежелательным искажениям данных. Кроме того, динамика изменений, зарегистрированных в серозном слое, может быть
норма {до травмы)
через 3 часа после травмы
через 24 часа после травмы
фото
!■ .-г V. .. L IVH |- 01 м - - ! ■ - послетрзвмы
H
Рис. 4. Макрофото, макро-FLIM и гистология кишки крыс со стороны серозной оболочки в разный период после нанесения спинальной травмы. A-C — макрофото; D-F — FLIM-изображения, параметр тт (D-F); G — диаграмма сравнения параметра тт в исследуемых группах; H-J — гистологические изображения, окраска гематоксилином и эозином. Голубая скобка указывает толщину серозного слоя. A, D, H — группа нормы, B, E, I — группа травмы через 3 часа; C, F, J: группа травмы после 24 часов Fig. 4. Macrophoto, macro-FLIM and histology of the intestine of rats from the serosa in different periods after spinal injury. A-C: macro photo; D-F: FLIM-images, parameter тт (D-F); G: comparison diagram of the parameter тт in the studied groups; H-J: histological images, stained with hematoxylin and eosin. The blue bracket indicates the thickness of the serous layer. A, D, H: normal group; B, E, I — injury group after 3 hours; C, F, J: injury group after 24 hours
в наибольшей мере полезна для создания клинической диагностической FLIM-технологии кишки в условиях операции на брюшной полости серозная оболочка тонкой кишки доступнее для диагностики, чем слизистая.
Стоит отметить, что зарегистрированные в тонкой кишке значения длинной компоненты времен жизни автофлуоресценции т2 нетипичны для НАД(Ф)Н, что может указывать на вклад иных флуорофоров с длинными временами жизни, например коллагена (время жизни флуоресценции ~3,6 нс) [27] или жирных кислот (время жизни флуоресценции >7 нс). При этом известно, что при катаболическом дисбалансе обмена веществ структура коллагена и эластина дестабилизируется одной из первых; при этом диспротеинемия, саркопения сопровождаются снижением концентрации НАД+ в тканях и клетках [21, 22].
Существенное снижение значения т2 через 24 часа после спинальной травмы указывает, в первую очередь, на изменения флуорофорного состава ткани, связанные, например, с нарушением структуры коллагена или пониженным всасыванием липидов. Изменения относительных вкладов короткой (а1) и длинной (а2) компонент не исключают нарушений в балансе свободной и связанной форм НАД(Ф)Н, обусловленных модификациями энергетического обмена. Вклад короткой компоненты (а1) значимо растет относительно нормы, что обычно указывает на сдвиг метаболизма в сторону гликолиза и подтверждает катаболическую направленность обмена веществ в тканях тонкой кишки. Возможно, данное состояние обусловлено нарушением перфузии ткани тонкой кишки, с одной стороны, и нарушением ее симпатической иннервации, с другой. Данный факт заслуживает внимания, поскольку известные на сегодняшний день положения о раннем энтеральном питании с высоким содержанием белка
идут в разрез с принципами пищевого термогенеза, где на его всасывание и преобразование расходуется дополнительная, а зачастую и полезная энергия. Поэтому величина пищевого термогенеза должна регулироваться более тщательным контролем химического состава поглощаемых питательных веществ пациентами с травмой спинного мозга и может служить дополнительной характеристикой продуктов питания и готовых блюд наряду с энергетической ценностью. Поддержание правильного энергетического баланса является определяющим в пластическом обмене веществ, что позволяет избежать развития саркопении, сохранить должный мышечный каркас у пострадавшего и снизить риски формирования деку-битальных язв [31].
Тем самым, проведенное исследование свидетельствует о важной роли контроля химического состава питательных веществ, поддержании равновесия между необходимым процентом потребления белка у данной категории пациентов и затрачиваемой энергией на их переваривание.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, впервые с помощью современного оптического метода макро-FLIM проведено in vivo исследование динамики метаболических изменений в тканях тонкой кишки при нанесении спинальной травмы в эксперименте на животных. Показано, что травматическая болезнь спинного мозга в остром периоде сопровождается нарушением метаболических процессов в серозной оболочке кишечной стенки через 24 часа после полного пересечения спинномозговых структур на уровне Th5-Th6 позвонков. Выраженность патологических процессов прогрессирует с течением времени, а именно, в исследуемые сроки до 24 часов.
Полученные данные указывают на катаболические обменные процессы в тканях тонкой кишки после травмы спинного мозга с усилением процессов анаэробного гликолиза. Своевременная и правильная подборка питательных препаратов, используемых для купирования энтеральной недостаточности, как одного из предикторов формирования пролежней при травматической болезни спинного мозга, позволит снизить риски их формирования и улучшить качество жизни пострадавших.
ВЫВОД
Патофизиологические явления, полученные в данном исследовании, могут быть одним из важных меха-
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Blanke EN, Holmes GM, Besecker EM. Altered physiology of gastrointestinal vagal afferents following neurotrauma. Neural Regen Res. 2021;16(2):254-263. PMID: 32859772 https://doi.org/10.4103/1673-5374.290883
2. Durney P, Stillman M, Montero W, Goetz L. A Primary Care Provider's Guide to Neurogenic Bowel Dysfunction in Spinal Cord Injury. Top Spinal Cord Inj Rehabil. 2020;26(3):172-176. PMID: 33192044 https:// doi.org/10.46292/sci2603-172
3. Steensgaard R, Bonne S, Wojke P, Kasch H. SCI-SCREEN: A More Targeted Nutrition Screening Model to Detect Spinal Cord-Injured Patients at Risk of Malnutrition. Rehabil Nurs. 2019;4(1):11-19. PMID: 30601797 https://doi.org/10.1097/rnj.0000000000000108
4. Kigerl KA, Mostacada K, Popovich PG. Gut Microbiota Are Disease-Modifying Factors after Traumatic Spinal Cord Injury. Neurotherapeutics. 2019;15(1):60-67. PMID: 29101668 https://doi.org/10.1007/s13311-017-0583-2
5. White AR, Holmes GM. Investigating neurogenic bowel in experimental spinal cord injury: where to begin? Neural Regen Res. 2019;14(2):222-231. PMID: 30531001 https://doi.org/10.4103/1673-5374.244779
6. Kumar S, Theis T, Tschang M, Nagaraj V, Berthiaume F. Reactive Oxygen Species and Pressure Ulcer Formation after Traumatic Injury to Spinal Cord and Brain. Antioxidants (Basel). 2021;10(7):1013. PMID: 34202655 https://doi.org/10.3390/antiox10071013
7. Paker N, Bugdayci D, Gök^enoglu G, Akba§ D, Korkut T. Recurrence rate after pressure ulcer reconstruction in patients with spinal cord injury in patients under control by a plastic surgery and physical medicine and rehabilitation team. Turk JPhys Med Rehabil. 2018;64(4):322-327. PMID: 31453529 https://doi.org/10.5606/tftrd.2018.2175 eCollection 2018 Dec.
8. Walter GP, Seidel W, Giustina RD, Bins-Ely J, Maurici R, Narciso-Schiavon JL. Prognostic factors in patients with pressure sores in a University hospital in southern Brazil. Acta Ortop Bras. 2017;25(6):243-247. PMID: 29375252 https://doi.org/10.1590/1413-785220172506169042
9. Балеев М.С., Рябков М.Г., Перльмуттер О.А., Фраерман А.П., Смирнов И.И., Леонтьев А.Е., и др. Лабораторные признаки энтеральной недостаточности - предикторы пролежней при травматической болезни спинного мозга. Бюллетень экспериментальной и клинической хирургии. 2021;14(2):112-118. https://doi.org/10.18499/2070478X-2021-14-2-112-118.
10. Meier C, Boes S, Gemperli A, Gmünder HP, Koligi K, Metzger S, et. al. Treatment and cost of pressure injury stage III or IV in four patients with spinal cord injury: the Basel Decubitus Concept. Spinal Cord Ser Cases. 2019;5:30. PMID: 31632697 https://doi.org/ 10.1038/s41394-019-0173-0 eCollection 2019.
11. Крылов В.В., Гринь А.А., Луцык А.А., Парфенов В.Е., Дулаев А.К., Мануковский В.А. и др. Клинические рекомендации по лечению острой осложненной и неосложненной травмы позвоночника у взрослых. Н. Новгород; 2013.
12. Иванова Е.Ю., Кирилина С.И., Первухин С.А., Елистратов А.А., Стаценко И.А., Пальмаш А.В. Нутритивная и кишечная недостаточность при осложненной травме шейного отдела позвоночника. Сибирский научный медицинский журнал. 2018;38(2):33-38. https:// doi.org/10.15372/SSMJ20180205
13. Ивашкин В.Т., Ивашкин К.В. Кишечный микробиом как фактор регуляции деятельности энтеральной и центральной нервной системы. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2017;27(5):11-19. https://doi.org/10.22416/1382-4376-2017-27-5-11-19
14. Иванова Г.Е., Крылов В.В., Цыкунов М.Б., Поляев Б.А. Реабилитация больных с травматической болезнью спинного мозга. Москва: Московские учебники и Картолитография; 2010.
низмов, влияющих на возникновение хирургических осложнений у пациентов с травматической болезнью спинного мозга. Установленные закономерности могут служить основой для активной внутрикишечной терапии, направленной на поддержание метаболических процессов в кишечной стенке с последующим снижением затрат энергии на переваривание белка с сохранением его необходимой концентрации в организме пострадавшего и сокращения процента формирования декубитальных язв в остром и отдаленном периоде течения травматической болезни спинного мозга.
15. Иванова Е.Ю., Кирилина С.И., Первухин С.А., Елистратов А.А., Стаценко И.А., Пальмаш А.В. Нутритивная и кишечная недостаточность при осложненной травме шейного отдела позвоночника. Сибирский научный медицинский журнал. 2018;38(2):33-38. https:// doi.org/10.15372/SSMJ20180205
16. Сирота Г.Г., Кирилина С.И., Сирота В.С., Лебедева М.Н., Иванова Е.Ю., Первухин С.А., и др. Кишечная и нутритивная недостаточность при осложненной травме шейного отдела позвоночника. Политравма. 2018;38(3):20-26.
17. Aragon AA, Schoenfeld BJ, Wildman R, Kleiner S, VanDusseldorp T, Taylor L. International society of sports nutrition position stand: diets and body composition. J Int Soc Sports Nutr. 2017;14:16. PMID: 28630601 https://doi.org/10.1186/s12970-017-0174-y eCollection 2017.
18. Sutanto K, Permadhi I, Sunardi D, Titus J, Ahmad Jabir R. Medical Nutrition Therapy for a Critically Ill Patient with Spinal Cord Injury: A Case Report. Int J Nutr Pharmacol Neurol Dis. 2019;9(3):111-115. https://doi.org/10.4103/ijnpnd.ijnpnd_13_19
19. Braun K, Oeckl J, Westermeier J, Li Y, Klingenspor M. Non-adrenergic control of lipolysis and thermogenesis in adipose tissues. J Exp Biol. 2018;221(Pt Suppl 1):jeb165381. PMID: 29514884 https://doi. org/10.1242/jeb.165381
20. Calcagno M, Kahleova H, Alwarith J, Burgess NN, Flores RA, Busta ML, et al. The Thermic Effect of Food: A Review. J Am CollNutr. 2019;38(6):547-551. PMID: 31021710 https://doi.org/10.1080/07315724.2018.1552544
21. Migliavacca E, Tay SKH, Patel HP, Sonntag T, Civiletto G, McFarlane C, et.al. Mitochondrial oxidative capacity and NAD+ biosynthesis are reduced in human sarcopenia across ethnicities. Nat Commun. 2019;10(1):5808. PMID: 31862890 https://doi.org/10.1038/s41467-019-13694-1
22. Guralnik JM, Feige JN, Singh A, Fielding RA. Nutritional Mediators of Cellular Decline and Mitochondrial Dysfunction in Older Adults. Geriatrics (Basel).2021;6(2):37. PMID: 33917371 https://doi.org/10.3390/ geriatrics6020037
23. Chang SH, Song NJ, Choi JH, Yun UJ, Park KW. Mechanisms underlying UCP1 dependent and independent adipocyte thermogenesis. Obes Rev. 2019;20(2):241-251. PMID: 30450758 https://doi.org/10.1111/ obr.12796
24. Datta R, Heaster TM, Sharick JT, Gillette AA, Skala MC. Fluorescence lifetime imaging microscopy: fundamentals and advances in instrumentation, analysis, and applications. J Biomed Opt. 2020;25(7):1-43. PMID: 32406215 https://doi.org/10.1117/1.JB0.25.7.071203
25. Lukina MM, Shimolina LE, Kiselev NM, Zagainov VE, Komarov DV, Zagaynova EV, et al. Interrogation of tumor metabolism in tissue samples ex vivo using fluorescence lifetime imaging of NAD(P)H. Methods Appl Fluoresc. 2019;8(1):014002. https://doi.org/10.1088/2050-6120/ab4ed8
26. Berezin MY, Achilefu S. Fluorescence lifetime measurements and biological imaging. Chem Rev. 2010;110(5):2641-84. PMID: 20356094 https://doi.org/10.1021/cr900343z
27. Shcheslavskiy VI, Shirmanova MV, Dudenkova VV, Lukyanov KA, Gavrina AI, Shumilova AV, et al. Fluorescence time-resolved macroimaging. Opt Lett. 2018;43(13):3152-3155. PMID: 29957804 https://doi.org/10.1364/0L.43.003152
28. Shirmanova MV, Shcheslavskiy VI, Lukina MM, Becker W, Zagaynova EV. Exploring tumor metabolism with time-resolved fluorescence methods: from single cells to a whole tumor. In: Tuchin V, Popp J, Zakharov V. (eds.) Multimodal optical diagnostics of cancer. Springer; 2020. Ch. 3. p. 133-155.
29. Новосельская Н.А., Шахназаров А.А., Куница В.Н., Чамбель-Паша-ева А.Р. Периодизация морфологических изменений нервного аппарата кожи после травмы спинного мозга в эксперименте. Дневник науки. 2020;(5). URL: http://dnevniknauki.ru/images/ publications/2020/5/medicine/Novoselskaya_Shakhnazarov_Kunitsa_ Chambel-Pashseva.pdf [Дата обращения 24.04.2023]
30. Minakov AN, Chernov AS, Asutin DS, Konovalov NA, Telegin GB. Experimental modeling of spinal cord injury in laboratory rats. Acta Naturae. 2018;10(3):4-10. https://doi.org/10.32607/20758251-2018-10-3-4-10
31. Балеев М.С., Рябков М.Г., Перльмуттер О.А., Фраерман А.П., Шей-ко Г.Е., Смирнов И.И. и др. Дисфункция пищеварительного тракта в остром периоде травмы спинного мозга (обзор литературы). Политравма. 2021;(3):82-90. https://doi.org/10.24412/1819-1495-2021-3-82-90
REFERENCES
1. Blanke EN, Holmes GM, Besecker EM. Altered physiology of gastrointestinal vagal afferents following neurotrauma. Neural Regen Res. 2021;16(2):254-263.PMID:32859772https://doi.org/10.4103/1673-5374.290883
2. Durney P, Stillman M, Montero W, Goetz L. A Primary Care Provider's Guide to Neurogenic Bowel Dysfunction in Spinal Cord Injury. Top Spinal Cord Inj Rehabil. 2020;26(3):172-176. PMID: 33192044 https:// doi.org/10.46292/sci2603-172
3. Steensgaard R, Bonne S, Wojke P, Kasch H. SCI-SCREEN: A More Targeted Nutrition Screening Model to Detect Spinal Cord-Injured Patients at Risk of Malnutrition. Rehabil Nurs. 2019;4(1):11-19. PMID: 30601797 https://doi.org/10.1097/rnj.0000000000000108
4. Kigerl KA, Mostacada K, Popovich PG. Gut Microbiota Are Disease-Modifying Factors after Traumatic Spinal Cord Injury. Neurotherapeutics. 2019;15(1):60-67. PMID: 29101668 https://doi.org/10.1007/s13311-017-0583-2
5. White AR, Holmes GM. Investigating neurogenic bowel in experimental spinal cord injury: where to begin? Neural Regen Res. 2019;14(2):222-231. PMID: 30531001 https://doi.org/10.4103/1673-5374.244779
6. Kumar S, Theis T, Tschang M, Nagaraj V, Berthiaume F. Reactive Oxygen Species and Pressure Ulcer Formation after Traumatic Injury to Spinal Cord and Brain. Antioxidants (Basel). 2021;10(7):1013. PMID: 34202655 https://doi.org/10.3390/antiox10071013
7. Paker N, Bugdayci D, Gök^enoglu G, Akba§ D, Korkut T. Recurrence rate after pressure ulcer reconstruction in patients with spinal cord injury in patients under control by a plastic surgery and physical medicine and rehabilitation team. Turk JPhys Med Rehabil. 2018;64(4):322-327. PMID: 31453529 https://doi.org/10.5606/tftrd.2018.2175 eCollection 2018 Dec.
8. Walter GP, Seidel W, Giustina RD, Bins-Ely J, Maurici R, Narciso-Schiavon JL. Prognostic factors in patients with pressure sores in a University hospital in southern Brazil. Acta Ortop Bras. 2017;25(6):243-247. PMID: 29375252 https://doi.org/10.1590/1413-785220172506169042
9. Baleev MS, Ryabkov MG, Perlmutter OA, Fraerman AP, Smirnov II, Leontiev AE, et al. Laboratory Signs of Enteric Failure - Predictors of Pressure Ulcers in Traumatic Spinal Cord Disease. Journal of Experimental and Clinical Surgery. 2021;14(2):112-118. (In Russ.) https://doi.org/10.18499/2070-478X-2021-14-2-112-118.
10. Meier C, Boes S, Gemperli A, Gmünder HP, Koligi K, Metzger S, et. al. Treatment and cost of pressure injury stage III or IV in four patients with spinal cord injury: the Basel Decubitus Concept. Spinal Cord Ser Cases. 2019;5:30. PMID: 31632697 https://doi.org/ 10.1038/s41394-019-0173-0 eCollection 2019.
11. Krylov VV, Grin' AA, Lutsyk AA, ParfenovVE, Dulaev AK, Manukovskiy VA, et al. Klinicheskie rekomendatsii po lecheniyu ostroy oslozhnennoy i neoslozhnennoy travmy pozvonochnika u vzroslykh. N. Novgorod; 2013. (In Russ.).
12. Ivanova YY, Kirilina SI, Pervukhin SA, Elistratov AA, Statsenko IA, Palmash AV. Nutritional and Enteric Inefficiency at Complicated Trauma of Cervical Region of Vertebral Column. Siberian Scientific Medical Journal. 2018;38(2):33-38. (In Russ.) https://doi.org/10.15372/ SSMJ20180205
13. Ivashkin VT, Ivashkin KV. Intestinal microbiome as effective regulator of enteral and central nervous system activity. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2017;27(5):11-19. (In Russ.) https://doi.org/10.22416/1382-4376-2017-27-5-11-19
14. Ivanova GE, Krylov VV, Tsykunov MB, Polyaev BA. Reabilitatsiya bol'nykh s travmaticheskoy bolezn'yu spinnogo mozga. Moscow: Moskovskie uchebniki i Kartolitografiya Publ.; 2010. (In Russ.)
15. Ivanova YY, Kirilina SI, Pervukhin SA, Elistratov AA, Statsenko IA, Palmash AV. Nutritional and Enteric Inefficiency at Complicated Trauma of Cervical Region of Vertebral Column. Siberian Scientific Medical Journal. 2018;38(2):33-38. (In Russ.) https://doi.org/10.15372/ SSMJ20180205
16. Sirota GG, Kirilina SI, Sirota VS, Lebedeva MN, Ivanova EYu, Pervukhin SA, et al. Intestinal and Nutritional Insufficiency in Complicated Cervical Spine Injury. Polytrauma. 2018;38(3):20-26. (In Russ.).
17. Aragon AA, Schoenfeld BJ, Wildman R, Kleiner S, VanDusseldorp T, Taylor L. International society of sports nutrition position stand: diets and body composition. J Int Soc Sports Nutr. 2017;14:16. PMID: 28630601 https://doi.org/ 10.1186/s12970-017-0174-y eCollection 2017.
18. Sutanto K, Permadhi I, Sunardi D, Titus J, Ahmad Jabir R. Medical Nutrition Therapy for a Critically Ill Patient with Spinal Cord Injury: A Case Report. Int J Nutr Pharmacol Neurol Dis. 2019;9(3):111-115. https://doi.org/10.4103/ijnpnd.ijnpnd_13_19
19. Braun K, Oeckl J, Westermeier J, Li Y, Klingenspor M. Non-adrenergic control of lipolysis and thermogenesis in adipose tissues. J Exp Biol. 2018;221(Pt Suppl 1):jeb165381. PMID: 29514884 https://doi. org/10.1242/jeb.165381
20. Calcagno M, Kahleova H, Alwarith J, Burgess NN, Flores RA, Busta ML, et al. The Thermic Effect of Food: A Review. J Am Coll Nutr. 2019;38(6):547-551. PMID: 31021710 https://doi.org/10.1080/07315724.2018.1552544
21. Migliavacca E, Tay SKH, Patel HP, Sonntag T, Civiletto G, McFarlane C, et.al. Mitochondrial oxidative capacity and NAD+ biosynthesis are reduced in human sarcopenia across ethnicities. Nat Commun. 2019;10(1):5808. PMID: 31862890 https://doi.org/10.1038/s41467-019-13694-1
22. Guralnik JM, Feige JN, Singh A, Fielding RA. Nutritional Mediators of Cellular Decline and Mitochondrial Dysfunction in Older Adults. Geriatrics (Basel).2021;6(2):37. PMID: 33917371 https://doi.org/10.3390/ geriatrics6020037
23. Chang SH, Song NJ, Choi JH, Yun UJ, Park KW. Mechanisms underlying UCP1 dependent and independent adipocyte thermogenesis. Obes Rev. 2019;20(2):241-251. PMID: 30450758 https://doi.org/10.1111/ obr.12796
24. Datta R, Heaster TM, Sharick JT, Gillette AA, Skala MC. Fluorescence lifetime imaging microscopy: fundamentals and advances in instrumentation, analysis, and applications. J Biomed Opt. 2020;25(7):1-43. PMID: 32406215 https://doi.org/10.1117/1.JB0.25.7.071203
25. Lukina MM, Shimolina LE, Kiselev NM, Zagainov VE, Komarov DV, Zagaynova EV, et al. Interrogation of tumor metabolism in tissue samples ex vivo using fluorescence lifetime imaging of NAD(P)H. Methods Appl Fluoresc. 2019;8(1):014002. https://doi.org/10.1088/2050-6120/ab4ed8
26. Berezin MY, Achilefu S. Fluorescence lifetime measurements and biological imaging. Chem Rev. 2010;110(5):2641-2684. PMID: 20356094 https://doi.org/10.1021/cr900343z
27. Shcheslavskiy VI, Shirmanova MV, Dudenkova VV, Lukyanov KA, Gavrina AI, Shumilova AV, et al. Fluorescence time-resolved macroimaging. Opt Lett. 2018;43(13):3152-3155. PMID: 29957804 https://doi.org/10.1364/0L.43.003152
28. Shirmanova MV, Shcheslavskiy VI, Lukina MM, Becker W, Zagaynova EV. Exploring tumor metabolism with time-resolved fluorescence methods: from single cells to a whole tumor. In: Tuchin V, Popp J, Zakharov V. (eds.) Multimodal optical diagnostics of cancer. Springer; 2020. Ch. 3. p. 133-155.
29. Novoselskaya NA, Shakhnazarov AA, Kunitsa VN, Chambel-Pashaeva AR. Periodization of Morphological Changes of the Skin Nervous After Injury of the Spinal Cord in Experiment. Dnevnik nauki. 2020;(5):5. (In Russ.).Availableat: http://dnevniknauki.ru/images/publications/2020/5/ medicine/Novoselskaya_Shakhnazarov_Kunitsa_Chambel-Pashseva.pdf [Accessed Apr 24, 2023]
30. Minakov AN, Chernov AS, Asutin DS, Konovalov NA, Telegin GB. Experimental modeling of spinal cord injury in laboratory rats. Acta Naturae. 2018;10(3):4-10. https://doi.org/10.32607/20758251-2018-10-3-4-10
31. Baleev MS, Ryabkov MG, Perlmutter OA, Fraerman AP, Sheyko GE, Smirnov II, et al. Dysfunction of the Digestive Tract in the Acute Period of Spinal Cord Injury (Literature Review). Polytrauma. 2021;(3):82-90. (In Russ.). https://doi.org/10.24412/1819-1495-2021-3-82-90
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ Балеев Михаил Сергеевич
Киселева Елена Борисовна
Логинова Мария Максимовна
Ширманова Марина Вадимовна
Фраерман Александр Петрович
Щеславский Владислав Игоревич
Гладкова Наталья Дорофеевна
кандидат медицинских наук, консультант хирургического отделения ГБУЗ НО «ГКБ № 39», Нижегородский городской нейрохирургический центр им. проф. А.П. Фраермана; https://orcid.org/0000-0001-6943-9757, baleev_ms@mail.ru;
25%: дизайн исследования, организация и проведение исследования, анализ результатов, написание и редактирование статьи
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник НИИ экспериментальной онкологии и биомедицинских технологий ФГБОУ ВО ПИМУ МЗ РФ; https://orcid.org/0000-0003-4769-417X, kiseleva84@gmail.com; 20%: организация и проведение исследования, анализ результатов, написание и редактирование статьи
младший научный сотрудник лаборатории оптической когерентной томографии НИИ экспериментальной онкологии и биомедицинских технологий ФГБОУ ВО ПИМУ МЗ РФ; https://orcid.org/0000-0002-1550-6069, marialoginova96@yandex.ru; 15%: статистический анализ результатов, подготовка иллюстраций, написание статьи
кандидат биологических наук, лауреат премии Президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых, заместитель директора по науке, заведующий научной лабораторией индивидуальной химиотерапии рака ФГБОУ ВО ПИМУ МЗ РФ; https://orcid.org/0000-0002-3207-7227, shirmanovam@mail.ru; 10%: количественная обработка результатов, интерпретация результатов
лауреат Государственной премии России, консультант ГБУЗ НО ГКБ № 39, Нижегородский
городской нейрохирургический центр им. проф. А.П. Фраермана;
frayerman@list.ru;
9%: проведение эксперимента, сбор данных, интерпретация результатов
заведующий научной лабораторией оптической спектроскопии и микроскопии ФГБОУ ВО ПИМУ МЗ РФ;
https://orcid.org/0000-0003-3253-8211, rin-1956@mail.ru; 8%: сбор данных, интерпретация результатов
доктор медицинских наук, профессор, заведующий научной лабораторией оптической когерентной томографии НИИ экспериментальной онкологии и биомедицинских технологий ФГБОУ ВО ПИМУ МЗ РФ;
Рябков Максим Георгиевич
https://orcid.org/0000-0002-8386-7157, natalia.gladkova@gmail.com; 7%: анализ результатов, редактирование статьи
доктор медицинских наук, доцент, ведущий научный сотрудник Университетской клиники ФГБОУ ВО ПИМУ МЗ РФ;
https://orcid.org/0000-0002-9555-190X, maxim-ryabkov@yandex.ru; 6%: общее руководство, анализ результатов, окончательное утверждение рукописи Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
The Small Intestine in the Acute Period of Spinal Injury: Early Metabolic Disorders According to Fluorescence-Lifetime Imaging FLIM
M.S. Baleyev1 *, E.B. Kiseleva2, M.M. Loginova2, M.V. Shirmanova2, A.P. Fraerman1, V.I. Shcheslavskiy2, N.D. Gladkova2, M.G. Ryabkov3
Research Institute of Experimental Oncology and Biomedical Technologies
1 City Clinical Hospital No. 39, A.P. Fraerman Nizhegorodsky City Neurosurgical Center 144, bldg. 1, Moscow highway, Nizhny Novgorod, 603028, Russian Federation
2 Privolzhsky Research Medical University
10/1, Minin and Pozharsky Sq., Nizhny Novgorod, 603005, Russian Federation
* Contacts: Mikhail S. Baleyev, Candidate of Medical Sciences, Consultant of the Surgical Department, City Clinical Hospital No. 39. Email: baleev_ms@mail.ru
RELEVANCI A special place in the development of enteral insufficiency is given to dysproteinemia, which is one of the leading causes of the development of decubital ulcers in patients with spinal cord injury. Early enteral nutrition partially solved this problem, but the incidence of bedsores still remains high and reaches 68%. The risk of metabolic disorders in the acute period of spinal injury is largely determined by non-occlusive intestinal ischemia against the background of spinal shock, neurohumoral dysregulation; intra-intestinal and intra-abdominal hypertension; change in intestinal microflora. Pathological changes in the intestinal wall occur during the first 20 days after injury and further exacerbate chronic maldigestion, malabsorption, intestinal dyskinesia in patients with traumatic spinal cord disease. New knowledge about the features of early enteral nutrition in patients in the acute period of traumatic spinal cord disease will reduce the risk of decubitus ulcerative defects.
AIM OF THE STUD To study the dynamics of metabolic processes in the tissues of the small intestine in the acute period of spinal injury.
MATERIAL AND METHOD Wistar rats (n=22). Spinal injury was simulated by acute complete transection of the spinal cord at the level of Th5-Th6 vertebrae. The assessment of metabolic changes in the cells of the serous membrane of the intestine was performed immediately, 3 and 24 hours after injury. The metabolism was assessed in vivo using fluorescence time-resolved macroimaging technology FLIM by autofluorescence in the spectral channel of the metabolic cofactor nicotinamide adenine dinucleotide (phosphate).
RESULTS The acute period of spinal cord injury is accompanied by a change in the endogenous autofluorescence of the serous membrane of the small intestine: a statistically significant decrease in the mean fluorescence lifetime (xm), the lifetime of the long component (т2), and the relative contribution of the long component (а2) in 24 h after injury was recorded. The changes observed using FLIM confirm the catabolic type of metabolism in the tissues of the small intestine after spinal cord injury.
CONCLUSION For the first time in the experiment in vivo it has been shown that the acute period of spinal injury is accompanied by a violation of metabolic processes in the tissues of the small intestine. This fact requires a more balanced approach in calculating the calorie content of nutrients used for early enteral nutrition in patients with spinal cord injury.
Keywords spinal injury, autofluorescence, FLIM, metabolism, catabolism, bedsores, decubital ulcers, sarcopenia, energy metabolism
For citatic Baleyev MS, Kiseleva EB, Loginova MM, Shirmanova MV, Fraerman AP, Shcheslavskiy VI, et al. The Small Intestine in the Acute Period of Spinal Injury: Early Metabolic Disorders According to Fluorescence-Lifetime Imaging FLIM. Russian SklifosovskyJournal of Emergency Medical Care. 2023;12(2):230-238 https://doi. org/10.23934/2223-9022-2023-12-2-230-238 (in Russ.) Conflict of interes Authors declare lack of the conflicts of interests
Acknowledgments, sponsorshi| The work was supported by the Russian Science Foundation, project no. 19-75-10096 Affiliations
Mikhail S. Baleyev
Elena B. Kiseleva
Maria M. Loginova
Marina V. Shirmanova
Aleksandr P. Fraerman
Vladislav I. Shcheslavskiy
Natalya D. Gladkova
Maxim G. Ryabkov
Candidate of Medical Sciences, Consultant of the Surgical Department, City Clinical Hospital No. 39, A.P. Fraerman Nizhegorodsky City Neurosurgical Center; https://orcid.org/0000-0001-6943-9757, baleev_ms@mail.ru;
25%, study design, organization and conduct of the study, analysis of the results, writing and editing the article
Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, Research Institute of Experimental Oncology and Biomedical Technologies, Privolzhsky Research Medical University; https://orcid.org/0000-0003-4769-417X, kiseleva84@gmail.com;
20%, organization and conduct of the study, analysis of the results, writing and editing the article
Junior Researcher, Laboratory of Optical Coherence Tomography, Research Institute of Experimental Oncology and
Biomedical Technologies, Privolzhsky Research Medical University;
https://orcid.org/ 0000-0002-1550-6069, marialoginova96@yandex.ru;
15%, statistical analysis of the results, preparation of illustrations, writing an article
Candidate of Biological Sciences, Laureate of the President's Prize in Science and Innovation for Young Scientists, Deputy Director for Science, Head of the Scientific Laboratory of Individual Cancer Chemotherapy of the Privolzhsky Research Medical University;
https://orcid.org/0000-0002-3207-7227, shirmanovam@mail.ru; 10%, quantitative processing of results, interpretation of results
Laureate of the State Prize of Russia, Consultant of the City Clinical Hospital No. 39, A.P. Fraerman Nizhegorodsky City
Neurosurgical Center;
frayerman@list.ru;
9%, conducting the experiment, collecting data, interpreting the results
Head of the Scientific Laboratory of Optical Spectroscopy and Microscopy, Privolzhsky Research Medical University; https://orcid.org/0000-0003-3253-8211, rin-1956@mail.ru; 8%, data collection, interpretation of results
Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of Scientific Laboratory for Optical Coherence Tomography, Research Institute of Experimental Oncology and Biomedical Technologies, Privolzhsky Research Medical University; https://orcid.org/0000-0002-8386-7157, natalia.gladkova@gmail.com; 7%, analysis of results, editing of the article
Doctor of Medical Sciences, Associate Professor, Leading Researcher, University Clinic, Privolzhsky Research Medical University;
https://orcid.org/0000-0002-9555-190X, maxim-ryabkov@yandex.ru; 6%, general guidance, analysis of results, final approval of the manuscript
Received on 02.10.2022 Review completed on 22.03.2023 Accepted on 28.03.2023
Поступила в редакцию 02.10.2022 Рецензирование завершено 22.03.2023 Принята к печати 28.03.2023
