CC BY
47
Статья поступила в редакцию 16.12.2014 г.
ВЛИЯНИЕ НАЗНАЧЕНИЯ ДЕКСАМЕТАЗОНА И АДРЕНАЛИНА НА ИЗМЕНЕНИЯ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ ПОСЛЕ МНОЖЕСТВЕННОЙ СКЕЛЕТНОЙ ТРАВМЫ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
INFLUENCE OF PRESCRIPTION OF DEXAMETHASONE AND ADRENALINE ON CHANGES OF MORPHOMETRIC INDICES IN INTERNAL ORGANS AFTER EXPERIMENTAL MULTIPLE ORTHOPEDIC TRAUMA
Бочаров С.Н. Виноградов В.Г.
Лебедь М.Л. Гуманенко В.В.
Голубев С.С. Лепехова С.А.
Научный центр реконструктивной и восстановительной
хирургии СО РАМН,
ГБОУ ВПО Иркутский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения РФ,
ГУЗ Иркутский областной клинический консультативно-
диагностический центр,
г. Иркутск, Россия
Bocharov S.N. Vinogradov V.G. Lebed M.L. GumanenkoV.V. Golubev S.S. Lepekhova S.A.
Scientific Center of Reconstructive and Restorative Surgery,
Irkutsk State Medical University,
Irkutsk Regional Clinical Consultory Diagnostic Center,
Irkutsk, Russia
Цель работы - изучить влияние дексаметазона и адреналина на морфоме-трические показатели сердца, легких, печени и почек кроликов в условиях множественной скелетной травмы.
Материалы и методы. Исследования выполнены на 45 кроликах породы Шиншилла. 10 интактных кроликов составили контрольную группу. У 35 животных воспроизводили модель скелетной травмы двух конечностей со стабилизацией отломков в аппаратах внешней фиксации. В основной группе № 1 (п = 22) стандартное послеоперационное лечение включало обезболивание, антибиотикопрофилактику и инфузионную терапию. В основной группе № 2 (п = 13) помимо стандартного лечения дополнительно назначали адреналин и дексаметазон. Морфометрическое исследование препаратов сердца, легких, печени и почек выполнялось с помощью компьютерной микроскопической видеосистемы «Quantimet 550Ш» с встроенным пакетом статистических морфометрических программ «флллп» для цифрового анализа патоморфологического и цитологического материала. Результаты. У кроликов основной группы № 2 дегенеративно-дистрофические изменения в печени, почках и сердце носили менее выраженный характер по сравнению с данными основной группы № 1. В то же время у кроликов основной группы № 2 отмечалось значительное увеличение толщины межальвеолярных септ (+51,7 % к контролю против +24,6 % в основой группе № 1), что свидетельствовало об интерстициальном отеке легких. Выводы. Результаты морфометрического исследования легких указывают на то, что дополнительное назначение лабораторным животным после множественной скелетной травмы адреналина и дексаметазона усиливало интерстициальный отек легких, в то время как меньшая выраженность дистрофических изменений печени, почек и сердца могла быть обусловлена уменьшением продолжительности жизни после травмы. Ключевые слова: кролик; множественная скелетная травма; внутренние органы; морфометрия; адреналин; дексаметазон.
Objective - to study the influence of dexamethasone and adrenaline on the morphometry indices in the heart, lungs, the liver and kidneys in rabbits after multiple orthopedic trauma.
Materials and methods. Researches were conducted on 45 Chinchilla rabbits. The control group consisted of 10 intact rabbits. Model of orthopedic trauma in two extremities with fixation of fragments with external fixation devices was reconstructed in 35 animals. Standard postoperative treatment in main group N 1 (n = 22) included anesthetization, antibiotic prophylaxis and intravenous therapy. Treatment in the main group N 2 (n = 13) included adrenaline and dexamethasone apart from standard treatment. Morphometric research of the specimens of the heart, lungs, the liver and kidneys was conducted with use of software microscopic video system Quantimet 550IW with the in-built package of statistic morphometric programs Q-win for digital analysis of pathomorphological and cytological material.
Results. Degenerative-dystrophic changes in the liver, kidneys and the heart were less apparent in the main group N 2 in comparison with the main group N 1. At the same time the rabbits in the main group N 2 had significant increase in thickness of interalveolar septum (+51.7 % to the control value in comparison with +24.6 % in the main group N 1) that implies interstitial pulmonary edema.
Conclusion. The results of morphometric research of lungs show that additional prescription of adrenaline and dexamethasone for the laboratory animals after multiple orthopedic trauma intensified interstitial pulmonary edema, while less expressiveness of dystrophic changes in the liver, kidneys and the heart in these rabbits could be caused by the decrease of lifespan after trauma.
Key words: rabbit; multiple orthopedic trauma; internal organs; morphometry; adrenaline; dexamethasone.
№
№ 2 [июнь] 2015
Морфологические проявления травматической болезни весьма многообразны, а главное — неспецифичны. Тем не менее они представляют собой не хаотичный набор признаков, а отражение комплексной реакции организма на травму [1]. Ранее выполненное нами исследование [2] выявило у лабораторных животных, кроликов породы Шиншилла, в условиях множественной скелетной травмы полнокровие и дегенеративно-дистрофические изменения внутренних органов — характерные морфологические признаки острого и раннего периодов травматической болезни. В этом же исследовании мы изучили изменения активности метаболизма у лабораторных животных и пришли к выводу о том, что у кроликов в условиях множественной скелетной травмы реали-зовывалась адаптационная стратегия толерантности (синонимы: ги-побиоз, гипометаболизм) [3].
Чтобы оценить эффективность толерантной адаптации к травме, была сформирована группа, в которой лабораторным животным после нанесения множественной скелетной травмы назначали адреналин и дексаметазон — препараты, препятствующие развитию адаптации по толерантному типу. Назначение адреналина и дексаметазона позволило уменьшить выраженность гипометаболизма у кроликов в условиях множественной скелетной травмы [4].
Настоящее исследование было призвано оценить, каким образом направленная коррекция адаптационной реакции отразилась на посттравматических изменениях внутренних органов лабораторных животных.
Цель работы — изучить влияние дексаметазона и адреналина на морфометрические показатели сердца, легких, печени и почек кроликов в условиях множественной скелетной травмы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования выполнены на 45 кроликах породы Шиншилла мужского пола в возрасте от 6 месяцев до 1 года и весом 3100 г (2910; 3750). Содержание животных, все манипуляции и уход про-
изводились на базе вивария научного отдела экспериментальной хирургии НЦРВХ СО РАМН, были одобрены этическим комитетом НЦРВХ СО РАМН и соответствовали «Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных» и «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях».
10 интактных кроликов составили контрольную группу. Полученные в контрольной группе данные рассматривались как нормальные. Забор внутренних органов — сердца, легких, печени и почек производили после эвтаназии лабораторных животных путем внутривенного введения раствора хлорида калия на фоне барбитуровой се-дации. Морфометрическое исследование препаратов выполнялось на базе отдела патоморфологии и цитологии Иркутского областного клинического консультативно-диагностического центра с помощью компьютерной микроскопической видеосистемы «Quantimet 550IW» («Leica», Великобритания) с встроенным пакетом статистических мор-фометрических программ «Q-win» для цифрового анализа патомор-фологического и цитологического материала. Морфометрические показатели и способы их вычисления приведены в таблице 1.
22 животным основной группы № 1 в условиях общей анестезии производили стабилизацию костей правого предплечья и левой голени спицевым аппаратом внешней фиксации из 2 подсистем с последующей остеотомией костей соответствующих сегментов в средней трети. Стандартное послеоперационное лечение включало внутримышечное обезболивание анальгином в дозе 400-500 мг/кг/сутки в течение 5 дней после операции, анти-биотикопрофилактику линкомици-ном 50-70 мг/кг/сутки и инфузи-онную терапию раствором глюкозы 5 % в дозе 50-60 мл/кг/сутки в течение 3 дней после операции. У погибших в течение недели после операции лабораторных животных забор внутренних органов производился сразу после установления факта биологической смерти. У вы-
живших кроликов забор образцов внутренних органов производили через 7 дней после операции так, как это делалось в контрольной группе.
У 13 кроликов основной группы № 2 воспроизводили модель множественной скелетной травмы аналогично тому, как это делали в основной группе № 1. Однако в послеоперационном периоде животным основной группы № 2 помимо стандартного лечения дополнительно парентерально назначали адреналин 2,5-3 мкг/кг/сутки и декса-метазон 4-6 мг/кг/сутки в течение 3 суток после травмы. Забор образцов внутренних органов у кроликов основной группы № 2 производили так же, как в основной группе № 1.
Статистическая обработка данных проводилась методами описательной статистики и сравнения выборок (и-критерий Манна-У-итни). Уровень статистической значимости принят равным 0,05. Обработка данных проводилась с использованием программы И (версия 2.13.1.). Результаты исследования представлены в виде медианы, 25й и 75й процентилей.
РЕЗУЛЬТАТЫ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Печень. Относительная площадь некрозов у лабораторных животных на фоне введения адреналина и дексаметазонабыла статистически достоверно меньше примерно на 3 %, клеточный индекс также значимо был ниже на 1,59 усл. ед., а показатель дистрофии гепа-тоцитов имел отчетливую тенденцию к снижению (табл. 2). Таким образом, сравнение полученных в двух основных группах результатов морфометрического исследования позволяет сделать вывод о том, что дегенеративно-дистрофические изменения в печени у кроликов основной группы № 2 носили менее выраженный характер.
Почки. Изменения исследованных морфометрических показателей почек лабораторных животных основной группы № 2 также были менее выражены по сравнению с результатами основной группы № 1 (табл. 3). Показатели некроза эпителия проксимальных канальцев и сосудистого индекса почек у
ПОЛИТРАВМА
Таблица 1
Морфометрические показатели и способы их вычисления
Table 1
Morphometric values and means for calculation
Способ определения Means for calculation Единица измерения Measuring unit
Отношение суммарной площади просветов сосудов к площади среза (на 10000 мкм2) Relation of total square of vascular vessels to square of section (per 10,000 |jm2) условные единицы conventional units
Определяется среднее значение в 30 полях зрения The mean value is defined in 30 visual fields мкм jm
Определяется среднее значение в 30 полях зрения The mean value is defined in 30 visual fields мкм2 jm2
Отношение количества гепатоцитов с признаками дистрофии к общему количеству гепатоцитов в поле зрения Relation of number of hepatocytes with dystrophy signs to total number of hepatocytes in visual field %
Определяется среднее значение в 30 полях зрения The mean value is defined in 30 visual fields мкм2 jm2
Отношение суммарной площади некрозов к площади среза (на 10000 мкм2) Relation of total square of necrosis to section square (per 10,000 jm2) %
Отношение суммарного количества клеток инфильтрата к площади среза (на 10000 мкм2) Relation of total number of infiltrate cells to section square (per 10,000 jm2) условные единицы conventional unit
Определяется среднее значение в 30 полях зрения The mean value is defined in 30 visual fields мкм2 jm2
Отношение количества клеток эпителия проксимальных канальцев почек с признаками некроза к общему количеству клеток эпителия проксимальных канальцев в поле зрения Relation of number of epithelial cells in proximal renal tubules with necrotic signs to total number epithelial cells in proximal tubules in visual field %
Определяется оптическая плотность (на 10000 мкм2) Optical density is estimated (per 10,000 jm2) условная единица conventional unit
Определяется среднее значение в 30 полях зрения The mean value is defined in 30 visual fields мкм2 jm2
Таблица 2
Результаты морфометрического исследования печени лабораторных животных
Table 2
Results of morphometric examination of the liver in laboratory animals
Группы Groups Морфометрические показатели, медиана (Р25-Р75) Morphometric values, median (Р25-Р75)
Клеточный индекс, усл. ед. Cellular index, c.u. Доля гепатоцитов с признаками дистрофии, % Proportion of hepatocytes with dystrophy signs, % Относительная площадь некрозов, % Relative square of necrosis, %
Контроль / Control, n = 10 0 (0-0) 0 (0-0) 0 (0-0)
Основная 1 / Main 1, n = 22 15.91 (13.95-17.59) 33.45 (27.17-37.34) 13.55 (11.89-16.53)
Основная 2 / Main 2, n = 13 14.32 (12.74-14.87) 28.25 (25.86-31.48) 10.51 (9.93-12.06)
р 0.042 0.068 0.001
кроликов основной группы № 2 были статистически значимо ниже. Причем если различие показателей некроза составляло всего 3,25 %, то выраженность гиперемии почек отличалась значительно (+86,7 % к контролю против +37,8 %).
Сердце. Показатель сосудистого индекса был единственным из 4 исследованных нами морфометриче-ских показателей сердца, который
не имел достоверного отличия в основных группах (табл. 4). Значимо более высокий показатель содержания гликогена в кардиомиоцитах кроликов основной группы № 2 говорит о более высоком энергетическом потенциале сердца. Статистически более низкие показатели площади некрозов и площади кар-диомиоцитов у животных основной группы № 2 свидетельствуют о
79
меньшей выраженности повреждения кардиомиоцитов и сопутствующего ему отека клеток.
Легкие. Показатели сосудистого индекса легких и площади альвеол в основных группах не имели достоверных различий, демонстрируя равную выраженность посттравматической гиперемии легких при сохранении альвеолярной поверхности (табл. 5). В то же вре-
№ 2 [июнь] 2015
Таблица 3
Результаты морфометрического исследования почек лабораторных животных
Table 3
Results of morphometric examination of kidneys in laboratory animals
Группы Groups Морфометрические показатели, медиана (Р25-Р75) Morphometric values, median (Р25-Р75)
Сосудистый индекс (без клубочков) усл. ед. Vascular index (without glomerules), c.u. Абсолютная площадь клеток эпителия проксимальных канальцев почек, мкм2 Absolute square of epithelial cells in proximal renal tubules, pm2 Доля клеток эпителия проксимальных канальцев почек с признаками некроза, % Proportion of epithelial cells in proximal renal tubules with necrotic signs, %
Контроль Control n = 10 0.045 (0.04-0.051) 202.26 (199.01-209.87) 0 (0-0)
Основная 1 Main 1 n = 22 0.084 (0.07-0.094) 193.59 (184.85-202.76) 15.82 (13.86-18.24)
Основная 2 Main 2 n = 13 0.062 (0.058-0.073) 191.75 (174.6-199.05) 12.57 (11.47-14.07)
P 0.006 0.246 0.002
Таблица 4
Результаты морфометрического исследования сердца лабораторных животных
Table 4
Results of morphometric examination of the heart in laboratory animals
Группы Groups Морфометрические показатели, медиана (Р25-Р75) Morphometric values, median (Р25-Р75)
Содержание гликогена, усл. ед. Glycogen contents c.u. Сосудистый индекс, усл. ед. Vascular index c.u. Абсолютная площадь кардиомиоцитов, мкм2 Absolute square of cardiomyocytes, pm2 Абсолютная площадь некрозов, мкм2 Absolute square of necrosis, pm2
Контроль Contro n = 10 20.01 0.021 215.49 0 (0-0)
(18.57-22.74) (0.019-0.025) (206.83-227.85)
Основная 1 Main 1 n = 22 4.07 0.038 286.92 218.15
(3.57-5.28) (0.035-0.045) (269.45-299.87) (205.89-228.61)
Основная 2 Main 2 n = 13 8.75 (7.59-9.67) 0.035 221.74 137.09
(0.03-0.039) (208.07-235.09) (122.15-153.12)
P < 0.001 0.07 < 0.001 < 0.001
мя с высокой степенью статистической достоверности у кроликов основной группы № 2 отмечалось значительное увеличение толщины межальвеолярных септ (+51,7 % к контролю против +24,6 % в основой группе № 1), что свидетельствовало об интерстициальном отеке легких.
Выраженность вторичных структурных изменений в организме при травматической болезни зависит от тяжести травматического шока и времени, прошедшего после травмы [1, 5]. Поскольку характер травмы
у всех лабораторных животных был одинаковым, суммарная оценка влияния адреналина и дексаме-тазона на изменения внутренних органов в условиях множественной скелетной травмы должна была учитывать продолжительность жизни у кроликов основных групп в условиях множественной скелетной травмы.
В основной группе № 1 летальность в течение недели после травмы составила 54,5 % (умерло 12 животных из 22), а продолжительность жизни после операции —
^ 80
7 суток (5; 7) [3]. У кроликов основной группы № 2 на фоне назначения адреналина и дексаметазона летальность в течение недели после травмы возросла до 92,3 % (умерло 12 из 13 животных), а продолжительность жизни после операции сократилась до 4 суток (3; 4) [4]. Следовательно, травматическая болезнь в группе № 2 имела более тяжелое течение и приводила к неблагоприятному исходу в более ранние сроки.
Парадоксальные, на первый взгляд, результаты настоящего
ПОЛИТРАВМА
Таблица 5
Результаты морфометрического исследования лёгких у лабораторных животных
Table 5
Results of morphometric examination of lungs in laboratory values
Группы Groups Морфометрические показатели, медиана (Р25-Р75) Morphometric values, median (Р25-Р75)
Абсолютная площадь альвеол, мкм2 Absolute square of alveoles, pm2 Сосудистый индекс, усл. ед. Vascular index, c.u. Толщина межальвеолярных септ, мкм Thickness of interalveolar septum, pm
Контроль Control n = 10 2605 (2549-2699) 0.16 (0.15-0.21) 11.1 (9.59-12.83)
Основная 1 Main 1 n = 22 2634 (2571-2803) 0.25 (0.23-0.29) 13.83 (12.93-14.91)
Основная 2 Main 2 n = 13 2589 (2534-2769) 0.26 (0.24-0.28) 16.84 (14.87-17.63)
р 0.253 0.504 < 0.001
исследования, согласно которым у погибших в более ранние сроки животных обнаружена более благоприятная морфологическая картина сердца, печени и почек, открывают путь к разрешению вопроса о танатогенезе в группе № 2. Анализ результатов морфо-метрического исследования внутренних органов у лабораторных животных двух групп не оставляет сомнений в том, что причиной смерти кроликов группы № 2 стало вторичное повреждение легких, морфологически отразившееся в картине интерстициального отека легких, который, в свою очередь, является структурным эквивален-
том респираторного дистресс-синдрома.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
У кроликов, получавших декса-метазон и адреналин в условиях множественной скелетной травмы, статистически значимые отличия морфометрических показателей внутренних органов заключались в уменьшении относительной площади некрозов и клеточного индекса в печени, уменьшении сосудистого индекса и доли клеток проксимальных канальцев с признаками некроза в почках, уменьшении абсолютной площади кардиомиоцитов и абсолютной площади некрозов,
а также увеличении содержания гликогена в сердце. В то же время у этих лабораторных животных было обнаружено значительное увеличение толщины межальвеолярных септ в легких, что свидетельствовало об интерстициальном отеке. Последний вывод наиболее важен, поскольку указывает на танатогенез кроликов в условиях множественной скелетной травмы, в то время как меньшая выраженность дистрофических изменений печени, почек и сердца могла быть обусловлена уменьшением продолжительности жизни лабораторных животных основной группы № 2 после травмы.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES:
1. Traumatic disease and its complications. Seleznev SA, Bagnenko SF, Shapot YuB, Kurygin AA, editors. Saint-Petersburg: Polytechnique Publ., 2004. 414 p. Russian (Травматическая болезнь и ее осложнения /под ред. С.А. Селезнева, С.Ф. Багненко, Ю.Б. Шапота, А.А. Курыгина. СПб.: Политехника, 2004. 414 с.)
2. Bocharov SN, Vinogradov VG, Lebed ML, Kirpichenko MG, Gumanenko VV, Golubev SS et al. Changes in morphometric indices of internals after multiple orthopedic trauma in experiment. Polytrauma. 2011; (4): 89-93. Russian (Бочаров С.Н., Виноградов В.Г., Лебедь М.Л., Кирпиченко М.Г., Гума-ненко В.В., Голубев С.С.и др. Изменения морфометрических показателей внутренних органов после множественной скелетной травмы в эксперименте //Политравма. 2011. № 4. С.
89-93.)
3. Bocharov SN, Kulinsky VI, Vinogradov VG, Lebed ML, Kirpichenko MG, Gumanenko VV, et al. Changes of activity of metabolism and hormonal profile after multiple orthopedic trauma in experiment. Siberian Medical Journal. 2011; (2): 90-93. Russian (Бочаров С.Н.,
Кулинский В.И., Виноградов В.Г., Лебедь М.Л., Кирпиченко М.Г., Гуманенко В.В. и др. Изменения активности метаболизма и гормонального профиля после множественной скелетной травмы в эксперименте //Сибирский медицинский журнал. 2011. № 2. С. 90-93.)
4. Lebed ML, Kirpichenko MG, Bocharov SN, Gumanenko VV. The efficiency of tolerant (passive) adaptation under the conditions of experimental polytrauma. Bulletin of Eastern Siberian Scientific Center of Siberian Department of Russian Academy of Medical Science. 2013; (2-2): 148-151.Russian (Лебедь М.Л., Кирпиченко М.Г., Бочаров С.Н., Гуманенко В.В. Эффективность толерантной (пассивной) адаптации в условиях экспериментальной политравмы //Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. 2013. № 2-2. С. 148-151.)
5. Shock: theory, clinic, organization of antishock aid. Mazurkevitch GS, Bagnenko SF eds. Saint-Petersburg: Polytechnique Publ., 2004. 544 p. Russian (Шок: теория, клиника, организация противошоковой помощи /под общ. ред. Г.С. Мазуркевича, С.Ф. Багненко. СПб.: Политехника, 2004 г. 544 с.)
№ 2 [июнь] 2015
Сведения об авторах:
Бочаров С.Н., д.м.н., профессор, ведущий научный сотрудник, Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН, ГБОУ ВПО Иркутский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения РФ, г. Иркутск, Россия.
Виноградов В.Г., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и военно-полевой хирургии, ГБОУ ВПО Иркутский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения РФ, г. Иркутск, Россия.
Лебедь М.Л., к.м.н., врач анестезиолог-реаниматолог, Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН, г. Иркутск, Россия.
Гуманенко В.В., врач травматолог-ортопед МУЗ ГКБ № 3, ГБОУ ВПО Иркутский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения РФ, г. Иркутск, Россия.
Голубев С.С., к.м.н., заведующий отделом патоморфологии и цитологии, ГУЗ Иркутский областной клинический консультативно-диагностический центр, г. Иркутск, Россия.
Лепехова С.А., д.б.н., заведующая научным отделом экспериментальной хирургии с виварием, Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН, г. Иркутск, Россия.
Адрес для переписки:
Бочаров С.Н., ул. Борцов Революции, 1, г. Иркутск, 664003, Россия
Тел: +7 (3952) 29-03-68
Information about authors:
Bocharov S.N., MD, PhD, professor, leading researcher, Scientific Center of Reconstructive and Restorative Surgery, Irkutsk State Medical University, Irkutsk, Russia.
Vinogradov V.G., MD, PhD, professor, head of department of traumatology, orthopedics and military surgery, Irkutsk State Medical University, Irkutsk, Russia.
Lebed M.L., candidate of medical science, intensivist, Scientific Center of Reconstructive and Restorative Surgery, Irkutsk, Russia.
Gumanenko V.V., traumatologist-orthopedist, City Clinical Hospital № 3, Irkutsk State Medical University, Irkutsk, Russia.
Golubev S.S., candidate of medical science, head of department of pathomorphology and cytology, Irkutsk Regional Clinical Consultory Diagnostic Center, Irkutsk, Russia.
Lepekhova S.A., PhD, head of scientific department of experimental surgery with vivarium, Scientific Center of Reconstructive and Restorative Surgery, Irkutsk, Russia.
Address for correspondence:
Bocharov S.N., Bortsov Revolyutsii St., 1, Irkutsk, Russia, 664003
Tel: +7 (3952) 29-03-68
E-mail: bocharov@irk.ru E-mailbocharov@irk.ru
ПОЛИТРАВМА
