CC BY
41
УДК 616.366-003.7-089 ББК 54.57
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ МЕТОДИКИ ЧАСТИЧНОГО ЛИГИРОВАНИЯ ВОРОТНОЙ ВЕНЫ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ВНЕПЕЧЁНОЧНОЙ ПОРТАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ
Н.О. АРЕФЬЕВ, ГБОУВПО ЮУГМУМинздрава России, г. Челябинск, Россия
e-mail: [email protected] Д.В. ГАРБУЗЕНКО, ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава России, г. Челябинск, Россия
e-mail: [email protected]
Аннотация
Цель исследования. Определить оптимальную методику частичного лигирования воротной вены при моделировании внепечёночной портальной гипертензии.
Основные положения. Для изучения сложных патофизиологических нарушений, свойственных портальной гипертензии, и разработки новых методов её лечения используются различные экспериментальные модели. В частности, внепечёночная портальная гипертензия, как правило, воспроизводится путём частичного лигирования воротной вены. Описаны разнообразные способы его выполнения, однако противоречивость полученных результатов затрудняет их интерпретацию. Заключение. Оптимальным является использование одной лигатуры, лигирование воротной вены шёлком 4-0 на катетере калибра 20G (0,9 мм) выше места слияния верхней брыжеечной и селезёночной вен. Это обеспечивает абсолютную выживаемость и появление макроскопических признаков портальной гипертензии на 15-е сутки после операции.
Ключевые слова: портальная гипертензия, частичное лигирование воротной вены, шёлк, пролен.
Актуальность. Для изучения сложных патофизиологических нарушений,
свойственных портальной гипертензии (111), используются различные экспериментальные модели, которые позволяют дать им комплексную оценку и разработать методы адекватной коррекции, что не всегда возможно в клинических условиях. Внепечёночная ПГ, как правило, воспроизводится у крыс путём частичного лигирования воротной вены (ЧЛВВ) [1]. Описаны разнообразные способы его выполнения, однако противоречивость полученных результатов затрудняет их интерпретацию. Целью исследования было определить оптимальную методику ЧЛВВ при моделировании внепечёночной ПГ.
Патогенетическое обоснование частичного лигирования воротной вены при моделировании внепечёночной портальной гипертензии.
В 1-й день после ЧЛВВ рост портального давления обусловлен резким увеличением резистентности току по воротной вене из-за её стеноза и достигает уровня, в четыре раза превышающего первоначальный при лигировании на катетере калибра 2Ю (0,8 мм) [18]. Через 4 дня формирование портосистемных коллатералей приводит к уменьшению
портального венозного сопротивления, а в сохранении ПГ главную роль начинает играть увеличенный портальный венозный приток вследствие развития спланхнической гипердинамической циркуляции (теория "forward flow"), которая окончательно устанавливается с 8-го дня. Портальное давление к этому времени составляет около 15 мм рт. ст., что на 50% превышает нормальные значения, и остаётся повышенным весь период наблюдения (до 6 месяцев) [16]. По портосистемным шунтам поступает до 99% крови, портальный венозный приток увеличивается на 50%, при этом спланхническая сосудистая резистентность снижается [17]. В результате возникших гемодинамических нарушений возможно развитие варикозного расширения вен пищевода у различных экспериментальных животных [11].
Анализ известных способов частичного лигирования воротной вены при моделировании внепечёночной портальной гипертензии.
Классический эксперимент моделирования внепечёночной ПГ проводится под общим наркозом в асептических условиях, а микрохирургическая техника выполнения ЧЛВВ у крыс предполагает использование
операционного микроскопа [3]. После лапаротомии воротная вена выделяется из окружающих тканей и перевязывается шёлковой лигатурой 3-0 выше места слияния верхней брыжеечной и селезёночной вен на расположенном вдоль её стенки катетере калибром 200 [6].
Данные литературы показывают важность выбора степени сужения просвета воротной вены при моделировании внепечёночной ПГ. Действительно, полная перевязка воротной вены, также как использование катетеров калибра 260 (0,45 мм), 230 (0,6 мм) или 220 (0,7 мм) приводили к смерти животных практически сразу после операции. Летальность при лигировании на катетере калибра 210 (0,8 мм) составляла 20-30%. Она была незначительной при сужении воротной вены до 1,0 мм (калибр катетера 190), но это не позволяло достичь существенного повышения портального давления [18]. Оптимальным оказался калибр катетера 200 (0,9 мм) [14]. Его применение с минимальной летальностью индуцировало ПГ независимо от начального диаметра воротной вены и степени её сужения, которая рассчитывалась по формуле:
где г - калибр катетера, Я - диаметр воротной вены.
Помимо степени сужения просвета воротной вены важным фактором, влияющим на увеличение сопротивления портальному кровотоку при моделировании внепечёночной ПГ является толщина нити. При использовании слишком толстых сложно затянуть узел, так как он может превысить диаметр самой воротной вены, а слишком тонких - делает результат эксперимента нестабильным и портальное давление низким [18]. Описано применение шёлка 6-0 [14], 4-0 [19, 4], 3-0 [5, 7, 8], № 4 [18]. В то же время лигирование проленом 5-0 приводило к тромбозу воротной вены [14].
Что касается длительности сохранения ПГ после ЧЛВВ, данные литературы неоднозначны. В ряде экспериментов с использованием одной лигатуры [7, 13] портальное давление оставалось повышенным в течение 20 суток, и затем плавно снижалось, достигая нормальных значений на 30-й день после операции. Другие исследования показали сохранение ПГ через 10 недель [18] и даже через 12 месяцев после наложения лигатуры [10, 9]. Такая разница в результатах может быть связана с несколькими факторами, такими как порода и вес тела
животного, степень сужения просвета воротной вены, толщина нити, дизайн эксперимента и др. [10].
Таким образом, если целью исследования является изучение ПГ на сроках до 20 суток, то модель ЧЛВВ с использованием одной лигатуры является предпочтительной и наиболее простой в применении. Однако, если необходимы более длительные сроки существования ПГ, то необходима более надёжная модель. Таковой является модификация ЧЛВВ, которая заключается в увеличении длины стенозированного участка воротной вены при помощи трёх равноудалённых частичных лигатур, наложенных на верхнюю, среднюю и нижнюю порции портальной вены и фиксированных на силастиковом держателе [4]. Это ведёт к более выраженной коллатеральной циркуляции по сравнению со стандартной методикой и позволяет изучить патологические процессы на сроках до 2х лет (рис. 1) [15].
4Ш 1г^' Г {
вв ожп
Рис. 1. Методика тройного лигирования на силастиковом держателе. ПА - печёночная артерия, ВВ - воротная вена, ОЖП - общий желчный проток, * - силастиковый держатель
Собственный опыт частичного
лигирования воротной вены при моделировании внепечёночной портальной гипертензии.
Все представленные процедуры с животными выполнялись в соответствии с руководящими принципами независимого этического комитета ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава России, а также с учётом "биоэтической концепции трёх Я" и принципами национальной академии
Соединённых Штатов Америки для исследований, включающих животных.
В эксперименте были использованы 13 самцов беспородных крыс массой 250±50 г. Животные содержались в стандартных условиях вивария ЮУГМУ при температуре воздуха 22±2°С и получали комбинированный корм и воду ad libitum.
В качестве наркоза использовался диссоциативный комбинированный препарат последнего поколения Золетил®. Наркозный эффект достигался через 6-7 минут после однократного внутрибрюшинного введения препарата, в дозе 30 мг/кг. Длительность хирургической стадии наркоза (при условии отсутствия выраженных внешних
раздражителей) 2-3 часа, чего более чем достаточно для проведения процедуры ЧЛВВ. Выход из наркоза плавный и продолжается от 2 до 6 часов. Выбор препарата объясняется тем, что он не внесён в список сильнодействующих и психотропных препаратов и не требует оформления соответствующих
законодательству условий, а также, согласно проведённым исследованиям, оказывает незначительное влияние на системную гемодинамику [2].
Лапаротомия должна быть стандартизована, минимально травматична и достаточна для проведения манипуляций на воротной вене. Мы применяли верхнесрединный доступ (рис. 2).
Рис. 2. Верхнесрединная лапаротомия. Кожный разрез длиной 2 см от мечевидного отростка по средней линии
После вскрытия брюшной полости левая латеральная доля печени легко выводится в
операционную рану и отгибается кверху, а 12-пёрстная кишка смещается в левую сторону, что позволяет получить доступ к структурам печёночной связки. Обнаружение и выделение желчного протока трудностей не вызывает, чего нельзя сказать про собственную печёночную артерию, которая плотно спаяна с воротной веной и располагается между ней и желчным протоком, что вызывает трудности в её обнаружении (рис. 3).
Рис. 3. На пинцете желчный проток (стрелка) и собственная печёночная артерия (стрелка)
Особенностью портальной системы крыс является то, что одним из притоков селезёночной вены является левая желудочная вена, а в воротную вену впадает желудочно-двенадцатиперстная, которая образована из правой желудочной, пилорической и верхней поджелудочно-двенадцатиперстной вены (рис.
4) [12].
Рис. 4. Анатомия системы воротной вены: ЖДВ -желудочно-двенадцатиперстная вена, ПВ - пилорическая вена, СВ - селезёночная вена, ВБВ - верхняя брыжеечная вена, ВВ - воротная вена
Рис. 5. 1 - шёлковая нить 4-0 подведена под воротную вену (стрелка); 2 - катетер калибра 20в (0,9 мм) расположен вдоль воротной вены (стрелка); 3 - лигатура затянута на катетере (стрелка); 4 - катетер извлечён, внутренний диаметр вены стал равен диаметру иглы, создавая сопротивление портальному кровотоку; ВВ - воротная вена; СВ -селезёночная вена
Согласно классической методике, лигирование необходимо производить проксимальнее места слияния селезёночной и верхней брыжеечной вен (рис. 5).
Исходя из данных литературы, для ЧЛВВ был выбран катетер калибра 20G, поскольку он обеспечивает минимальную летальность при высокой степени выраженности ПГ [14]. Использование шёлковой нити 3-0 привело к тромбозу воротной вены и смерти одного животного в течение первых суток после операции, поэтому для дальнейшего исследования была выбрана толщина нити 4-0. ЧЛВВ проводилось выше места впадения селезёночной вены в воротную. Портальное давление определялось спустя 15 дней после лигирования. Измерения производились дифференциальным манометром Testo 510 (Германия), соединённым с катетером 24G, установленным в дистальную часть верхней брыжеечной вены (рис. 6). Рассчитывалось среднее арифметическое максимального и минимального значений, полученных в течение 5 минут контроля давления. Для предотвращения тромбообразования животным обеих групп предварительно вводили гепарин внутривенно болюсно в дозировке 30 ЕД/100 г.
Для исследования возможности применения пролена животные были разделены на две группы: первая группа (n=6) - воротная вена перевязывалась шёлком, вторая группа (n=6) -
воротная вена перевязывалась проленом. Все животные первой группы выжили. 3 крысы из второй группы умерли на 1-2 сутки после операции от тромбоза воротной вены.
Рис. 6. Макроскопические признаки портальной гипертензии: 1 - интактные брыжеечные вены (стрелка -верхняя брыжеечная вена); 2 - полнокровие верхней брыжеечной вены и её притоков сразу после наложения лигатуры (стрелка); 3 - полнокровие и деформация брыжеечных вен на 15-й день после лигирования; 4 -измерение портального давления, катетер установлен в дистальную часть верхней брыжеечной вены (стрелка)
Через 15 дней у всех выживших животных наблюдались деформация и полнокровие брыжеечных вен как макроскопические признаки портальной гипертензии (рис. 6). Не было выявлено существенных различий средних значений портального давления в группах
сравнения: первая группа (п=6) - 11,44±0,06 мм.рт.ст., вторая группа (п=3) - 11,24±0,04 мм.рт.ст. Исходя из нашего опыта, пролен 4-0 применять нецелесообразно из-за высокой летальности. Сила, с которой затягивается лигатура, важна и должна быть одинаковой. Слишком сильное затягивание нити приведёт к повреждению вены и последующему тромбозу, слишком слабое - к неодинаковой степени сужения и недостоверным результатам эксперимента [18]. В ходе выполнения настоящей работы усилие, с которым накладывалась лигатура, было стандартизовано настолько, насколько это возможно. Тщательная очистка вены от прилежащих тканей поможет минимизировать погрешности в ходе лигирования и улучшить контроль над проводимой манипуляцией.
Заключение. Для изучения сложных патофизиологических нарушений свойственных
ПГ и разработки новых методов её лечения предложены разнообразные модели, одна из которых заключается в создании внепечёночной ПГ путём ЧЛВВ. Несмотря на широкое применение некоторые вопросы, связанные с техникой эксперимента, остаются
противоречивыми и требуют уточнения. Наше исследование показало, что оптимальным и достаточным является наложение одной лигатуры, использование шёлковой нити 4-0 и лигирование проксимальнее места слияния воротной и верхней брыжеечной вен на катетере калибра 200 (0,9 мм). Это обеспечивает абсолютную выживаемость и появление макроскопических признаков ПГ на 15-е сутки после операции. В то же время, использование пролена приводит к более высокой послеоперационной летальности, связанной с тромбозом воротной вены.
Список литературы
1. Гарбузенко Д.В. Экспериментальные методы изучения портальной гипертензии / Д.В. Гарбузенко // Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. - 2010. - т. 20, №2. - с. 4-12.
2. Савенко И.А. Возможность применения ветеринарного препарата в экспериментальной фармакологии / И.А. Савенко, Ю.В. Усманский, М.Н. Ивашев // Фундаментальные исследования. - 2012. - Т. 5, № 2. - С. 422-425.
3. Aller M.A. The value of microsurgery in liver research / M.A. Aller, M. Mendez, M.P. Nava et al. // Liver Int. - 2009. - Vol. 29, № 8. - P. 1132-1140.
4. Aller M.A. A half century (1961-2011) of applying microsurgery to experimental liver research / M.A. Aller, N. Arias, I. Prieto et al. // World J. Hepatol. - 2012. - Vol. 4, № 7. - P. 199-208.
5. Angermayr B. NAD(P)H oxidase modulates angiogenesis and the development of portosystemic collaterals and splanchnic hyperaemia in portal hypertensive rats /B. Angermayr, M. Fernandez, M. Mejias // Gut - 2007. - Vol. 56, № 4. - P. 560-564.
6. Chojkier M. Measurement ofportal-systemic shunting in the rat by using gamma-labeled microspheres /M. Chojkier, R.J. Groszmann //Am. J. Physiol. - 1981. Vol. 240, № 5. - P. 371-375.
7. Eizayaga F. Altered blood-brain barrier permeability in rats with prehepatic portal hypertension turns to normal when portal pressure is lowered / F. Eizayaga, C. Scorticati, J.P. Prestifilippo et al. // World J. Gastroenterol. - 2006. - Vol. 12, № 9. - P. 1367-1372.
8. Francielli L. N-acetylcysteine modulates angiogenesis and vasodilation in stomach such as DNA damage in blood of portal hypertensive rats /L. Francielli, M.H. Renata, M. Camila et al. // World J. Gastroenterol. - 2015. - Vol. 21, № 43. - P. 1235112360.
9. Halvorsen J.F. Portohepatic bypass by splenohepatopexy in rats with prehepatic portal hypertension. A long-term (12-month) study of the development of splenohepatic collaterals and their effect on portal vein pressure / J.F. Halvorsen, A.O. Myking, S. Tvete //Eur. Surg. Res. - 1982. - Vol. 14, № 6. - P. 409-419.
10. Halvorsen J.F. Prehepatic portal hypertension in the rat. Immediate and long-term effects on portal vein and aortic pressure of a graded portal vein stenosis, followed by occlusion of the portal vein and spleno-renal collaterals / J.F. Halvorsen, A.O. Myking //Eur. Surg. Res. - 1979. - Vol. 11, № 2. - P. 89-98.
11. Jensen L.S. Chronic portal venous hypertension. The effect on liver blood flow and liver function and the development of esophageal varices /L.S. Jensen, N. Krarup, J.A. Larsen et al. //Scand. J. Gastroenterol. - 1987. - Vol. 22, № 4. - P. 463-470.
12. Lorente L. Liver Anatomy. In: Microsurgery in Liver Research /L. Lorente, M.A. Aller, J. Arias //Aller MA, Arias J, Eds. -Bentham e-book - 2009. - P. 99-107.
13. Orda R. Self-established porto-caval and porto-pulmonary shunts in mechanically induced portal hypertension. An experimental study /R. Orda, H. Ellis //Eur. Surg. Res. - 1978. - Vol. 10, № 3. - P. 172-183.
14. Rodrigues D.A. Constriction rate variation produced by partial ligation of the portal vein at pre-hepatic portal hypertension induced in rats /D.A. Rodrigues, A.R. da Silva, L.C. Serigiolle et al. //Arq. Bras. Cir. Dig. - 2014. - Vol. 27, № 4. - P. 280284.
15. Rodriguez F.G. Long-term portal hypertension in the rat by means of triple stenotic ligation of the portal vein / F.G. Rodriguez, G.G. Monterde, F.B. Dieguez et al. //An. Med. Interna - 2000. - Vol. 17, № 3. - P. 137-141.
16. Sikuler E. Evolution of portal hypertension and mechanisms involved in its maintenance in a rat model / E. Sikuler, D. Kravetz, R.J. Groszmann //Am. J. Physiol. - 1985. - Vol. 248, N 6, Pt. 1. - P. 618-625.
17. Vorobioff J. Hyperdynamic circulation in portal-hypertensive rat model: A primary factor for maintenence of chronic portal hypertension / J. Vorobioff, J.E. Bredfeldt, R.J. Groszmann //Am. J. Physiol. - 1983. - Vol. 244, № 1. - P. 52-57.
18. Wen Z. Stability of a rat model ofprehepatic portal hypertension caused by partial ligation of the portal vein / Z. Wen, J.Z. Zhang, H.M. Xia et al. // World J. Gastroenterol. - 2009. - Vol. 15, № 32. - P. 4049-4054.
19. Yokoyama Y. Hepatic neovascularization after partial portal vein ligation: novel mechanism of chronic regulation of blood flow / Y. Yokoyama, R. Baveja, N. Sonin et al. //Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. - 2001. - Vol. 280, № 1. - P. 2131.
CHOOSING AN OPTIMAL METHOD OF PARTIAL PORTAL VEIN LIGATION FOR EXTRAHEPATIC PORTAL HYPERTENSION MODELING
N.O. AREFYEV, SUSMU, Chelyabinsk, Russia e-mail: [email protected] D.V. GARBUZENKO, SUSMU, Chelyabinsk, Russia e-mail: [email protected]
Abstract
Background: Various methods of partial portal vein ligation (PPVL) performing were described in the literature, but contradictory of the results complicates their interpretation. Aim: To determine the optimal method of PPVL for extrahepatic portal hypertension modeling. Materials and methods: The experiment was performed on 13 male adult outbred rats. The PPVL was carried out on the catheter 20G with the thread 4-0 above the confluence of the splenic vein into the portal vein (PV). Subsequent removal of the needle yielded a calibrated stenosis of the portal vein. The portal pressure was measured on the 15 day after ligation. All measurements were performed by the differential manometer Testo 510 (Germany), which was connected to the catheter 24G, located in the distal part of the superior mesenteric vein. Pressure measurement lasted for 5 min, and the average value was regarded as the portal pressure. The animals were divided into two groups: first group (n=6) - PV was ligated with silk, and second group (n=6) - PV was ligated with prolene. In one case silk 3-0 was used. Results: One animal died due to thrombosis of the portal vein when using silk 3-0. All animals survived in first group. 3 rats in the second group died on the 1-2 day after surgery because of PV thrombosis. After 15 days, deformation and mesenteric venous engorgement were observed in all surviving animals as macroscopic signs of portal hypertension. There were no significant differences in average values of portal pressure in the comparison groups: the first group (n = 6) - 11,44±0,06 mmHg, the second group (n = 3) -11,24±0,04 mmHg.
Conclusion: Partial portal vein ligation with one silk 4-0 ligature on the catheter 20G (0,9 mm) above the confluence of the superior mesenteric and splenic veins is optimal for short-term extrahepatic portal hypertension. It ensures absolute survival and appearance of macroscopic signs of portal hypertension on the 15th day after first operation.
Keywords: portal hypertension, partial portal vein ligation, silk, prolen.
