Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

CLINICAL CURRENT OF LOW OBTURATIVE COLONIC OBSTRUCTION IN RATS

Arutyunyan V.R. 1 Sukhorukov A.M. 2 Kochetova L.V. 1 Pakhomova R.A. 1
1 Federal state-funded educational institution of the higher education "The Krasnoyarsk state medical university of the prof. V. F. Voyno-Yasenetsky" of the Ministry of Health Russian Federation
2 Federal State Budgetary Scientific Institution «Scientific Research Institute of medical problems of the North»
В статье описана методика моделирования острой обтурационной толстокишечной непроходимости у экспериментальных животных с разными сроками непроходимости и с разной степенью тяжести. Способ позволяет исключить возможное токсическое влияние общей анестезии на печень, предупреждает прорезывание основной циркулярной кисетной лигатуры анального канала, исключает возможность самостоятельного удаления наложенных швов лабораторными животными. Методика обеспечивает высокую воспроизводимость моделируемой патологии в эксперименте. Исследовано состояние животных на разных сроках низкой обтурационной толстокишечной непроходимости (ОТКН). На основании клинических, лабораторных и биохимических данных доказано, что срыв компенсаторных возможностей у экспериментальных животных происходит через 48 часов после моделирования ОТКН, а морфометрические показатели стенки толстой кишки начинают изменяться уже к концу первых суток ОТКН.
In article the technique of modeling of an acute obturatsionny colic obstruction at experimental animals with different terms of an obstruction and with various degrees of severity is described. The way allows to exclude possible toxic influence of the general anesthesia on a liver, prevents eruption of the main circular kisetny ligature of the proctal channel, excludes a possibility of independent excision of the put stitches laboratory animals. The technique provides high reproducibility of the modelled pathology in an experiment. The condition of animals on different terms of a low obturatsionny colic obstruction (LOCO) is investigated. On the basis of clinical, laboratory and biochemical data it is proved that failure of compensatory opportunities at experimental animals happens in 48 hours after modeling of LOCO, and morphometric indicators of a wall of a large intestine begin to change already to the extremity of the first days of LOCO.
experimental acute decompensated colonic obstruction

Декомпенсированная и субкомпенсированная обтурационная кишечная непроходимость является одной из самых актуальных проблем хирургии новообразований прямой и ободочной кишки и развивается в 26-30% случаев [5; 6; 9]. При этом, в плановой хирургии рака прямой и ободочной кишки, число больных с явлениями толстокишечной непроходимости достигает 50%, а в экстренной хирургии - 86% [1; 4; 7].

Для изучения патогенетических механизмов заболевания и создания эффективных способов лечения общепризнанным подходом является моделирование патологического процесса в организме лабораторных животных с экспериментальной оценкой эффективности тех или иных методов лечения. К настоящему времени предложено большое количество способов моделирования обтурационной толстокишечной непроходимости путём лапаротомии и сужения просвета толстой кишки в её дистальных отделах [8]. Основным недостатком этих способов является необходимость выполнения травматичной операции и длительной общей анестезии. Это существенно утяжеляет состояние лабораторных животных, внося разноплановые и непредсказуемые изменения в течение моделируемого патологического процесса. Кроме того, явления толстокишечной непроходимости в клинике развиваются чаще на фоне низких опухолей левой половины толстой кишки и ректосигмоидного отдела, и это обстоятельство настоятельно требует создания экспериментальной модели толстокишечной непроходимости нижних ее отделов. Мы поставили перед собой цель разработать модель обтурационной толстокишечной непроходимости, которая бы учитывала наиболее частые варианты патологии толстой кишки и позволяла оценить состояние экспериментального животного и морфофункциональное состояние толстой кишки [2; 3].

Материалы и методы

Острую обтурационную низкую толстокишечную непроходимость (ОТКН) у лабораторных животных моделировали по разработанной нами методике. Кролика фиксировали на операционном столе. Под местной анестезией Sol. Novocaini 0,25% - 5 ml. Накладывали капроновой нитью № 4 кисетный шов, отступя от просвета анального канала 5 мм, при этом захватывали сфинктер прямой кишки, лигатуру завязывали. Степень обтурации просвета анального канала контролировали визуально – до плотного соприкосновения стенок анального канала. Над ранее наложенным кисетным швом на перианальную область капроновой нитью № 4 накладывали дополнительный Z-образный шов с целью герметизации и предупреждения прорезывания первичной кисетной лигатуры.

Разработанный нами метод позволяет избежать развития отрицательных воздействий на организм экспериментального животного общей анестезии и исключает возможное развитие послеоперационного пареза желудочно-кишечного тракта. Непосредственно после создания модели низкой обтурационной толстокишечной непроходимости животное оставалось активным, продолжало принимать пищу. Всех животных разделили на 3 группы. Первая группа животных выведена из эксперимента через 24 часа после моделирования ОТКН, вторая – через 48 часов, третья группа – через 72 часа. В качестве контроля использовали здоровых животных.

Результаты и обсуждения

У экспериментальных животных к концу первых суток стала нарастать тахикардия, появилась одышка. Начиная со 2-х суток увеличение частоты дыхания и пульса было статистически значимым. Окружность живота, отражающая процесс депонирования в просвете кишки жидкого и газообразного содержимого, к 3-м суткам достоверно увеличилась в 1,5 раза (таблица 1).

Таблица 1

Динамика физиологических показателей при прогрессировании экспериментальной ОТКН

Показатель

Контрольная группа, n=5

Исследуемая группа

1-е сутки ОТКН, n=5

2-е сутки ОТКН, n=5

3-и сутки ОТКН, n=4

Частота дыхательных движений, мин.

61,8±7,86

79,8±9,17

P>0,05

131,5±5,91

P<0,01

156,5±15,07

P<0,01

Частота сердечных сокращений, мин.

115±11,33

125,4±12,62 P>0,05

175,8±18,90

P<0,01

188,2±14,31

P<0,01

Окружность живота, см

30,38±4,32

36,85±2,41 P>0,05

37,94±3,92

P<0,05

44,95±3,06

P<0,01

Р — сравнение с контролем.

Параллельно с увеличением окружности живота нарастала рентгенологическая картина прогрессирующей толстокишечной непроходимости. К концу первых суток ОТКН рентгенологически определялась пневматизация толстой кишки, единичные уровни жидкости; через 48 часов отмечали выраженную пневматизацию петель толстой и тонкой кишки, появление тонкокишечных уровней, а через 72 часа после моделирования ОТКН выявили затемнение полей зрения за счет обильного серозно-гнойного выпота, пневматизацию петель ЖКТ, большое количество уровней жидкости.

Динамика показателей красной крови представлена в таблице 2. Отмечены изменения уровня гемоглобина красной крови, характерные для «сгущения крови», и прогрессирующие нарушения баланса водно-солевого обмена.

Таблица 2

Динамика показателей красной крови на фоне экспериментальной обтурационной толстокишечной непроходимости

Показатель

Контрольная группа,

n=5

Исследуемая группа n=14

 

24 час.

ОТКН,

n=5

 

48 час.

ОТКН,

n=5

72 час.

ОТКН,

n=4

Hb, г/л

112±12,28

118±8,77 P>0,05

144±7,41

P<0,01

p<0,05

155±8,99

P<0,01

Эритроциты, 1012

5,82±1,33

7,96±0,65

P<0,05

8,79±1,61

P<0,05

7,78±1,43

P<0,05

Лейкоциты, 109

7,4±1,36

9,16±1,1

P>0,05

15,88±2,08

P<0,01

p<0,05

17,41±1,91

P<0,01

Базофилы, %

0,50±0,53

1,00±0,82 P>0,05

2,70±0,95

P<0,01

p<0,05

3,20±0,79

P<0,01

Эозинофилы, %

2,00±0,82

1,90±0,74 P>0,05

3,40±1,26

3,80±2,35

Миелоциты, %

0±0

0,60±0,52 P>0,05

2,8±1,03

P<0,01

p<0,05

3,7±0,67

P<0,01

Юные, %

0±0

0,70±0,48 P>0,05

2,90±1,10

P<0,01

p<0,05

4,10±1,20

P<0,01

Палочкоядерные, %

6,80±1,03

7,60±1,51 P>0,05

11,92±1,53

P<0,01

p<0,05

15,00±1,56

P<0,01

Сегментоядерные, %

36,90±3,54

35,30±2,50 P>0,05

48,60±5,44

P<0,01

p<0,01

41,20±2,70

Лимфоциты, %

51,06±3,98

49,00±3,06 P>0,05

18,80±3,26

P<0,01

p<0,05

14,20±2,57

P<0,01

СОЭ, мм/ч

1,67±0,57

1,71±0,40 P>0,05

3,15±0,40

P<0,01

p<0,05

4,02±0,44

P<0,01

ЛИИ

0,34±0,13

0,87±0,29 P>0,05

1,69±0,77

P<0,01

4,01±1,40

P<0,01

Р — сравнение с контролем.

р — сравнение с предыдущим результатом.

Через 48 часов после создания модели ОТКН общее число лейкоцитов достоверно возрастало более чем в два раза (P<0,01), а на третьи сутки этот показатель был выше контрольных на 135,43% (P<0,01). Параллельно с увеличением срока ОТКН увеличивалось количество палочкоядерных лейкоцитов, в крови появились юные лейкоциты, скорость оседания эритроцитов возросла.

Выявленные нами изменения показателей лейкоцитарной формулы отражают нарастание воспалительной реакции в первые 48 часов ОТКН. По всей видимости, срыв компенсаторных возможностей организма происходит именно в эти сроки, о чем свидетельствует появление юных нейтрофилов, статистически значимым становится увеличение базофилов и достоверное увеличение ЛИИ.

При исследовании биохимических показателей крови через 24 часа после создания модели толстокишечной непроходимости уровень мочевины  возрастал в два раза и продолжал достоверно увеличиваться, достигая 11,33±1,63 через 72 часа после создания модели ОТКН (P<0,01). Биохимические показатели плазмы крови отражают нарастание полиорганной недостаточности в процессе прогрессирования экспериментальной ОТКН. Отмечен подъем уровней АЛТ и АСТ через 24 и 48 часов после моделирования экспериментальной толстокишечной непроходимости — на 107,4 и 123,6% соответственно (P<0,01; p<0,05). На третьи сутки сохранялась тенденция к росту этих показателей. Параллельно с ферментами крови нарастал уровень билирубина плазмы с 2,89±1,41 мкмоль/л в контрольной группе до 23,65±5,09 мкмоль/л через 48 часов после моделирования патологии.

Еще одним показателем, характеризующим тяжесть эндотоксикоза, является уровень креатинина плазмы крови. Его рост ко вторым и третьим суткам ОТКН составил соответственно 4,75±0,90 и 6,24±3,11 ммоль/л (P<0,01), против 0,11±0,07 ммоль/л в контрольной группе. Характерно увеличение осмолярности плазмы крови. Так, через 48 часов с момента моделирования ОТКН рост показателя составил 20,3% (P<0,01), а через 72 часа зафиксировано его максимальное значение — 376 мосм/л, что на 30,1% (P<0,01) выше значений в контрольной группе.

Значительную роль в поддержании водно-электролитного баланса играют почки, о нарушении их функционального состояния можно судить по анализу мочи (таблица 3). Достоверные изменения фиксировались через 48 часов экспериментальной толстокишечной непроходимости. Удельный вес мочи возрастал (P<0,01) на фоне роста уровня белка мочи – на 82,5% (P<0,01). Достоверно увеличивалось и содержание форменных элементов — лейкоцитов и эритроцитов через 48 часов после моделирования патологии (P<0,01).

Таблица 3

Динамика биохимических показателей мочи у животных с экспериментальной ОТКН

Показатель

Контрольная группа, n=5

Исследуемая группа, n=14

24 час.

ОТКН, n=5

48 час.

ОТКН, n=5

72 час.

ОТКН, n=4

Удельный вес

1014,6 ± 4,0

1020,9±2,4

1040,4±5,5

P<0,01

1051,7±11,5

p < 0,01

Белок, мг/л

24,39±5,35

36,13±11,53

44,52±7,81

P<0,01

49,03±11,35

P<0,01

Глюкоза, ммоль/л

0±0

0±0

3,70±1,06

P<0,05

6,70±1,34

P<0,05

Лейкоциты, ед. п/зр

1,50±0,53

2,30±1,16

7,00±1,63

P<0,01

10,70±1,95

P<0,01

Эритроциты, ед. п/зр

0,50±0,71

1,51±0,53

5,90±1,85

P<0,01

7,20±1,40

P<0,01

Р — сравнение с контролем.

Кроме биохимических и клинических исследований, для подтверждения результативности разработанной модели ОТКН животным выполняли лапаротомию и производили забор субстрата толстой кишечника с целью гистологического исследования препаратов спустя 24, 48 и 72 часа c момента моделирования.

При ревизии брюшной полости выявляли изменения, характерные для обтурационной низкой толстокишечной непроходимости. Толстая кишка была раздута, заполнена кишечным содержимым и газом. В отлогих местах брюшной полости был выпот, объем и характер которого зависел от длительности кишечной непроходимости.

При непроходимости длительностью 24 часа отмечали выраженное полнокровие сосудов брыжейки толстой кишки. При непроходимости длительностью 48 часов объём толстой кишки резко увеличивался за счет жидкого кишечного содержимого и газа, отмечали выраженное полнокровие сосудов серозной оболочки, наличие мутного выпота в брюшной полости.

При непроходимости длительностью 72 часа петли толстой кишки были резко вздуты, синюшного цвета с выраженной гиперемией сосудов серозной оболочки, наложениями фибрина в виде тонких пятен и полосок со значительными микроциркуляторными изменениями стенки толстой кишки.

Кроме визуального осмотра брюшной полости животным во всех сериях эксперимента было выполнено морфометрическое обследование толстой кишки (таблица 4).

Таблица 4

Морфометрическая характеристика толстой кишки в динамике экспериментальной толстокишечной непроходимости

Показатель

Контрольная группа

(норма), n=5

Исследуемая группа, n=14

24 часа

ОТКН, n=5

48 часа

ОТКН, n=5

 

72 часа

ОТКН, n=4

Толщина стенки толстой кишки, мкм

440,7±81,2

832,0±158,6

P<0,01

904,9±81,0

P<0,01

995,2±181,9

P<0,01

Толщина слизистой оболочки, мкм

299,6±52,9

212,6±42,1

P<0,05

234,4±74,8

P>0,05

 

176,6±34,7

P<0,01

Численная плотность инфильтрата слизистой оболочки толстой кишки, мкм2

40,1±13,2

935,7±73,1

P<0,01

1021,0±197,2

P<0,01

1126,1±209,6

P<0,01

Степень отека слизистой оболочки,

баллы

0,2±0,42

3,0±0,0

P<0,01

2,90±0,32

P<0,01

3,0±0,0

P<0,01

Толщина стенки /

Толщина слизистой

1,5±0,3

4,0±0,6

P<0,01

4,2±1,3

P<0,01

4,0±0,6

P<0,01

Р – сравнение с предыдущим результатом.

Полученные нами морфометрические показатели свидетельствуют о прогрессирующем нарастании воспалительной клеточной реакции в стенке толстой кишки в процессе развития клиники ОТКН.

Как видно из представленной таблицы, через 24 часа после создания обтурационной толстокишечной непроходимости появилась зона воспалительного клеточного инфильтрата слизистой оболочки, площадь которой достоверно возросла более чем в 30 раз от исходных значений к концу вторых суток эксперимента и увеличилась до 1126,1±209,6 мкм2 через 72 часа ОТКН.

Отек слизистой оболочки нарастал параллельно с увеличением срока ОТКН и многократно превышал исходные значения по сравнению с исходной группой – от 0,2±0,4 до 3,0±0,0 (баллов).

Толщина слизистой оболочки кишки имела тенденцию к уменьшению, в то время как стенка кишки увеличивалась, что, по-видимому, происходит за счет увеличения толщины подслизистого и мышечного слоев, обусловленного выраженным воспалительным отеком и воспалительной клеточной инфильтрацией.

Изменения морфометрических показателей у экспериментальных животных указывают на увеличение степени выраженности воспалительного отека слизистой оболочки толстой кишки, увеличение численной плотности воспалительного клеточного инфильтрата и, как следствие, на увеличение общей толщины стенки толстой кишки.

Заключение

Наблюдение за общим состоянием, клиническими, биохимическими, функциональными и морфометрическими параметрами (включая патоморфологическую картину) экспериментальных животных при ОТКН более 48 часов позволило сделать заключение в пользу того, что данный срок эксперимента являлся временной границей, при которой патологические изменения в стенке толстой кишки еще обратимы и не выходят за рамки компенсаторных возможностей органа. Это подтверждается и высокой смертностью экспериментальных животных, которая при сроке ОТКН в 72 часа составила 67,0±13,6%.

Таким образом, разработанная модель обтурационной толстокишечной непроходимости точно воспроизводит изучаемую острую хирургическую патологию, подтверждаемую:

  • характерными изменениями в клиническом поведении животных;
  • данными клинических и биохимических анализов крови и мочи;
  • результатами инструментальных, патоморфологических и морфометрических методов исследования.

Предлагаемая экспериментальная модель обтурационной толстокишечной непроходимости позволяет объективно оценивать эффективность применения различных методик лечения ОТКН при их сроках ее развития.