Грыжи передней брюшной стенки – одно из самых распространенных заболеваний живота хирургического профиля. Более полувека при грыжесечении области брюшной стенки используются различные сетчатые импланты. В настоящее время обоснованы и используются более 100 сетчатых эндопротезов из различных материалов. Их разработка ведется в направлении создания таких химических и структурных свойств, которые обусловливают высокую биосовместимость. При этом, несомненно, важны и механические свойства. В основе положительных послеоперационных результатов лежит оптимальное соблюдение указанных требований [1, 2]. Несмотря на все положительные стороны использования сетчатых эндопротезов при герниопластике, возможно развитие осложнений оперативных вмешательств, ассоциированных с реакцией организма на имплантируемый инородный материал: патологический фиброз тканей, сморщивание эндопротеза, приводящие к рецидиву заболевания; хронический болевой синдром, инфицирование эндопротеза, образование фистул и спаек, деградация эндопротеза, нарушение репродуктивной функции при паховой герниопластике [3, 4]. Развитие осложнений во многом обусловлено биосовместимостью сетчатых эндопротезов. Одним из основных процессов, лежащих в основе биосовместимости, является реакция на инородное тело, возникающая при интеграции эндопротезов в ткани организма и сохраняющаяся на протяжении всего времени их пребывания. Ее выраженность находится в прямой зависимости от материала эндопротеза, его количества, структуры и влияет на качество формирующегося соединительнотканного рубца и развитие возможных послеоперационных осложнений [5, 6]. В литературе значительное количество работ посвящено исследованиям реакции на инородное тело и ее последствий – от изучения молекулярных основ межклеточной сигнализации при развитии воспаления до оценки выраженности морфологических изменений в месте имплантации различных материалов [7].
Очевидно, в реакции на имплантированные инородные материалы также активное участие принимают процессы, приводящие к мембранодестабилизации в клетках различных тканевых структур, контактирующих с импалантом. Значимость указанных патологических явлений в патогенезе различных осложнений несомненна, ибо они проявляют себя на самых ранних сроках, обусловливая развитие программы течения процесса репаративного процесса на фоне инородного тела.
Цель исследования – изучение тканевой реакции на трансплантат с акцентом на исследование активности процессов, приводящих к мембранодестабилизирующим явлениям.
Материал и методы исследования
Экспериментальное исследование выполнено на 40 белых крысах-самцах линии Вистар весом 250–300 г, содержащихся в стандартных условиях вивария. Животные распределены на две экспериментальные группы. В первой (контрольной) группе (n=20) в мягкие ткани поясничной области проводилась имплантация сетчатых полипропиленовых эндопротезов, во второй (опытной) (n=20) – титанизированных полипропиленовых эндопротезов.
Материалами для исследования служили легкие сетчатые эндопротезы Parietene Light, 38 г/м2 (Covidien, Франция) – полипропиленовый эндопротез (ПП) и TiMesh, 35 г/м2 (BioCer, Германия) – титанизированный полипропиленовый эндопротез (ТПП).
Научное исследование проводилось на основе законодательства РФ по гуманному обращению с лабораторными животными и принципов, установленных Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (Страсбург, 2006). Все манипуляции, включая забор крови, анестезиологическое пособие, оперативное вмешательство, послеоперационное ведение и эвтаназию, осуществляли по стандартным методикам. Анестезию проводили путем внутримышечного введения в бедро смеси растворов рометара 2% (ксилозина гидрохлорид) и золетила 100 из расчета 10 мг/кг рометара и 20 мг/кг золетила. Эвтаназия животных осуществлялась передозировкой наркоза.
В поясничной области по средней линии производился линейный разрез кожи длиной до 3 см. Тупым путем кожа и подкожная клетчатка отслаивались от длинной поясничной мышцы, дорсальной каудальной зубчатой мышцы, частично от внутренней косой мышцы живота в сторону от позвоночного столба на протяжении 2 см. В образовавшийся под подкожной клетчаткой карман помещался сетчатый эндопротез размерами 1,5х1,5 см. Эндопротез фиксировался к подлежащим мышцам одним узловым швом полипропиленовой нитью (6/0). Кожная рана ушивалась узловыми швами лавсановой нитью (2/0).
В контрольные этапы периода наблюдения (1-е, 3-и, 5-е сутки) производилось определение электрогенеза тканей по окислительно-восстановительному потенциалу (редокс-потенциалу) при помощи универсального ионометра ЭВ-74. В качестве рабочего электрода служил платиновый, а сравнения – хлорсеребряный; определение количества крови в тканях по линии швов проводили по способу В.Г. Малышева (1991); активность процесса перекисного окисления липидов определяли по уровню диеновых коньюгатов и малонового диальдегида (Ф.Д. Ганстон, 1986); антиоксидантный потенциал определяли по активности супероксиддисмутазы (СОД), оцененной в реакции с нитросиним тетразолием (В.С. Гуревич и др., 1990); показатели микроциркуляции в тканях в ране определяли методом лазерной допплеровской флоуметрии на компьютеризированном анализаторе «ЛАКК-02» («Лазма», Россия).
Статистика цифровых значений рассчитана при помощи программы Microsoft Office и Excel 2013.
Результаты исследования и их обсуждение
Нами установлено, что через 1 сутки после операции показатели биоэнергетики, кровенаполнения и диффузионной способности тканей для кислорода в области швов кожной раны подвергались существенным изменениям у животных обеих групп. Так, в первой группе зарегистрировано увеличение кровенаполнения тканей по линии швов до 340,4±13,2 мкл/г, что по сравнению с нормой было больше на 33,9% (р<0,05). Увеличение наполнения тканей кровью приводило к снижению их диффузионной для кислорода способности, что регистрировалось в заметном уменьшении коэффициента диффузии – на 51,3% (р<0,05). На фоне указанных патологических процессов отмечено снижение биоэнергетики тканевых структур области швов. Регистрация окислительно-восстановительного потенциала показала его уменьшение до –42,2±0,4 мВ, что по сравнению с нормой было меньше на 40,2% (р<0,05).
У животных второй группы значения исследованных показателей в этот контрольный этап соответствовали таковым первой группы: кровенаполнение тканей по сравнению с нормой увеличивалось на 38,5% (р<0,05), коэффициент диффузии кислорода падал на 52,6% (р<0,05), редокс-потенциал снижался на 41,9% (р<0,05) (табл. 1).
В следующий этап периода наблюдения (3 суток после операции) происходило сохранение ухудшенного состояния трофики тканей в области швов раны в обеих группах животных. Так, в первой группе зарегистрировано увеличенное кровенаполнение тканей по линии швов на 45,2% (р<0,05), снижение коэффициент диффузии для кислорода на 42,3% (р<0,05), редокс-потенциала – на 30,6% (р<0,05). Во второй группе изменения были следующими: кровенаполнение тканей по сравнению с нормой увеличивалось на 28,4% (р<0,05), коэффициент диффузии кислорода падал на 24,9% (р<0,05), редокс-потенциал снижался на 17,9% (р<0,05).
У животных обеих групп изменения трофики тканей по линии швов раны сохранялись и через 5 суток после операции. В первой группе животных кровенаполнение тканей, захваченных в шов, было выше нормы на 33,0% (р<0,05), коэффициент диффузии для кислорода снижался на 31,7% (р<0,05), редокс-потенциал уменьшался на 18,9% (р<0,05). Во второй группе животных кровенаполнение тканей по сравнению с нормой было увеличенным на 14,3% (р<0,05), коэффициент диффузии кислорода снижался 16,4% (р<0,05), редокс-потенциал уменьшался на 12,6% (р<0,05).
При сравнительной оценке трофики тканей регенерирующих структур по линии швов установлено, что через 1 сутки после операции изменения были во многом аналогичными, через 3 суток у животных второй группы, где применен титанизированный полипропиленовый эндопротез, исследованные показатели отличались. Так, кровенаполнение тканей по сравнению с первой группой было меньше на 11,6% (р<0,05), коэффициент диффузии для кислорода больше на 30,3% (р<0,05), редокс-потенциал выше на 9,7% (р<0,05). Значительные изменения установлены и через 5 суток. В этот срок кровенаполнение тканей по сравнению [C1]было меньше на 14,1% (р<0,05), коэффициент диффузии для кислорода больше на 22,5% (р<0,05), редокс-потенциал – выше на 12,6% (р<0,05) (табл. 1).
Таблица 1
Некоторые показатели трофики тканей области трансплантата
|
Показатель |
Референсные значения |
Группа |
Этапы регистрации (сутки)
|
||
|
1 |
3 |
5 |
|||
|
Редокс-потенциал, мВ |
–30,1±0,2 |
I |
–42,2±0,4 рн<0,05 |
–39,3±0,3 рн<0,05 |
–35,8±0,3 рн<0,05 |
|
II |
–42,7±0,5 рн<0,05 |
–35,5±0,4 рн<0,05 |
–31,3±0,3 рн>0,05 |
||
|
Коэффициент диффузии для кислорода, см2/с 10-2 |
1,89±0,08 |
I |
0,92±0,07 рн<0,05 |
1,09±0,08 рн<0,05 |
1,29±0,07 рн<0,05 |
|
II |
0,90±0,08 рн<0,05 |
1,42±0,07 рн<0,05 |
1,58±0,08 рн<0,05 |
||
|
Кровенаполнение, мкл/г |
254,2±9,7 |
I |
340,4±13,2 рн<0,05 |
369,2±16,1 рн<0,05 |
338,1±12,4 рн>0,05 |
|
II |
352,1±14,0 рн<0,05 |
326,5±15,6 рн<0,05 |
290,5±13,7 рн<0,05 |
||
Примечание. Здесь и далее: Рн – степень достоверности по сравнению с нормой при р<0,05; жирный шрифт – статистически значимые отличия по сравнению с первой группой (р<0,05).
Известно, что процесс неполной репаративной регенерации во многом зависит от мембранодестабилизирующих явлений, которые сопряжены с активностью перекисного окисления мембранных липидов и фосфолипаз в регенерирующих тканевых структурах. Несомненно, активность указанных процессов во многом определена выраженностью воспалительного процесса, поскольку при нем становятся более значимыми их триггеры – активные формы кислорода, генерируемые лейкоцитами.
В работе нами изучены ряд молекулярных продуктов липопероксидации, энзимный антиоксидантный потенциал (на примере активности СОД) и активность фосфолипазы А2.
Выявлено, что через 1 сутки после операции в тканях по линии швов у животных обеих групп происходили существенная активизация перекисного окисления липидов, снижение антиоксидантной защиты, повышение активности фосфолипаз. Так, содержание диеновых конъюгатов в первой группе по сравнению с нормой увеличилось на 57,1% (р<0,05), ТБК-реагирующих продуктов – на 75,5% (р<0,05), активность СОД падала на 12,8% (р<0,05), активность фосфолипазы А2 повышалась на 118,9% (р<0,05) (табл. 2).
У животных второй группы значения исследованных показателей в этот контрольный этап соответствовали таковым первой группы: содержание диеновых конъюгатов по сравнению с нормой возрастало на 67,9% (р<0,05), ТБК-реагирующих продуктов – на 70,2% (р<0,05), активность СОД падала на 12,7% (р<0,05), активность фосфолипазы А2 повышалась на 132,0% (р<0,05).
Через 3 суток после операции в тканях по линии швов на фоне снижения антиоксидантного энзимного потенциала происходило сохранение повышенной активности ПОЛ и фосфолипазной активности. Так, в первой группе зарегистрировано увеличенное содержание диеновых конъюгатов по сравнению с нормой на 75,0% (р<0,05), ТБК-реагирующих продуктов – на 90,4% (р<0,05), активность СОД снижалась на 15,7% (р<0,05), активность фосфолипазы А2 повышалась на 134,0% (р<0,05).
У животных второй группы, которым был применен пластический материал на основе титана, в этот срок указанные изменения были выражены в меньшей степени, чем в первой. Однако отклонения от нормы сохранялись значительными: содержание диеновых конъюгатов по сравнению с нормой было повышенным на 46,4% (р<0,05), ТБК-реагирующих продуктов – на 59,8% (р<0,05), активность СОД – сниженной на 15,2% (р<0,05), активность фосфолипазы А2 – повышенной на 97,2% (р<0,05).
Таблица 2
Показатели молекулярных продуктов ПОЛ, активность СОД и фосфолипазы А2 тканей области трансплантата
|
Показатель |
Референсные значения |
Группа |
Этапы регистрации (сутки)
|
||
|
1 |
3 |
5 |
|||
|
Содержание диеновых конъюгатов, усл. ед./мг липидов |
0,28± 0,02 |
I |
0,44±0,03 рн<0,05 |
0,49±0,04 рн<0,05 |
0,43±0,03 рн<0,05 |
|
II |
0,47±0,04 рн<0,05 |
0,41±0,03 рн<0,05 |
0,35±0,03 рн<0,05 |
||
|
Содержание ТБК-реагирующих продуктов, мкмоль/г белка |
0,94± 0,05 |
I |
1,65±0,12 рн<0,05 |
1,79±0,10 рн<0,05 |
1,50±0,11 рн<0,05 |
|
II |
1,60±0,12 рн<0,05 |
1,50±0,08 рн<0,05 |
1,17±0,09 рн<0,05 |
||
|
Активность СОД, усл. ед. |
7,22± 0,37 |
I |
6,34±0,28 рн<0,05 |
6,09±0,25 рн<0,05 |
6,54±0,27 рн<0,05 |
|
II |
6,30±0,28 рн<0,05 |
6,12±0,21 рн<0,05 |
6,77±0,28 рн>0,05 |
||
|
Активность фосфолипазы А2, мкмоль/с/г белка |
1,06± 0,07 |
I |
2,32±0,08 рн<0,05 |
2,48±0,10 рн<0,05 |
2,14±0,09 рн<0,05 |
|
II |
2,46±0,07 рн<0,05 |
2,09±0,08 рн<0,05 |
1,81±0,07 рн<0,05 |
||
В срок 5 суток после операции у животных обеих групп изменения показателей, участвующих в мембранодестабилизации клеток тканей по линии швов, сохранялись. В первой группе установлено увеличение содержания диеновых конъюгатов по сравнению с нормой на 53,6% (р<0,05), ТБК-реагирующих продуктов – на 59,6% (р<0,05), активность СОД снижалась на 9,4% (р<0,05), активность фосфолипазы А2 повышалась на 101,9% (р<0,05).
Во второй экспериментальной группе животных в этот срок указанные изменения были выражены в меньшей степени, чем в первой. Однако так же, как и в предыдущий этап периода наблюдения, отклонения от нормы почти по всем показателям сохранялись значительными: содержание диеновых конъюгатов по сравнению с нормой было повышенным на 25,0% (р<0,05), ТБК-реагирующих продуктов – на 24,5% (р<0,05), активность фосфолипазы А2 – на 70,8% (р<0,05).
При сравнительной оценке исследованных показателей тканей регенерирующих структур по линии швов установлено, что через 1 сутки после операции изменения в обеих группах были сопоставимыми, через 3 суток у животных второй группы, где применен титанизированный полипропиленовый эндопротез, исследованные показатели изменялись в меньшей степени. Так, содержание ТБК-реагирующих продуктов было меньше, чем в первой группе, на 16,2% (р<0,05), активность фосфолипазы А2 – на 15,7% (р<0,05). Более статистически значимые отличия определены через 5 суток после операции. В этот срок содержание диеновых конъюгатов по сравнению с таковым первой группы было меньше на 18,6% (р<0,05), ТБК-реагирующих продуктов – на 22,0% (р<0,05), активность фосфолипазы А2 – на 15,4% (р<0,05). Существенных изменений активности антиоксидантного потенциала не выявлено.
При оценке состояния микроциркуляции в тканях по линии швов трансплантата установлены изменения ее исследованных показателей на протяжении всего периода наблюдения. При этом отметим, что существенных отличий в исследованных группах в два первых контрольных этапах периода наблюдения (1-е и 3-и сутки) не было. Через 5 суток после хирургического вмешательства зарегистрированы статистически значимые отличия. Так, показатель микроциркуляции во второй группе по сравнению с первой был снижен на 10,8% (р<0,05), индекс эффективности микроциркуляции повышался на 20,7% (р<0,05), показатель шунтирования падал на 16,5% (р<0,05) (табл. 3).
Таблица 3
Показатели микроциркуляции тканей по линии швов операционной раны
|
Показатель |
Референсные значения |
Группа |
Периоды динамического наблюдения (в сутках) |
||
|
1-е |
3-и |
5-е |
|||
|
ПМ (показатель микроциркуляции), пф. ед. |
6,01±0,17 |
I
|
9,13±0,27 рн<0,05 |
9,54±0,21 рн<0,05 |
8,64±0,24 рн<0,05 |
|
II
|
9,23±0,32 рн<0,05 |
9,24±0,23 рн<0,05 |
7,71±0,25 рн<0,05 |
||
|
ИЭМ (индекс эффективности микроциркуляции), пф. ед. |
1,15±0,05 |
I
|
0,82±0,05 рн<0,05 |
0,73±0,04 рн<0,05 |
0,82±0,05 рн<0,05 |
|
II
|
0,80±0,06 рн<0,05 |
0,89±0,06 рн<0,05 |
0,99±0,05 рн<0,05 |
||
|
ПШ (показатель шунтирования) |
0,88±0,05 |
I
|
1,08±0,05 рн<0,05 |
1,11±0,06 рн<0,05 |
1,09±0,06 рн<0,05 |
|
II
|
1,11±0,06 рн<0,05 |
1,02±0,06 рн<0,05 |
0,91±0,05 рн>0,05 |
||
Выводы
1. Экспериментальные исследования с привлечением спектра исследований тканевой реакции области импланта раны показали, что при использовании сетчатого полипропиленового импланта в раннем послеоперационном периоде со стороны тканевых структур раны и тканей, захваченных шовным материалом, отмечаются в достаточной степени выраженная воспалительная реакция, нарушение трофики тканей. Об этом свидетельствовали в послеоперационном периоде динамика показателей биоэнергетики, кровенаполнения и диффузионной способности тканей для кислорода, а также повышенная активность липопероксидации и фосфолипаз. При использовании титанизированного полипропиленового эндопротеза явления воспаления тканей по линии швов и ухудшение их трофики сравнительно меньшие и менее продолжительные. Безусловно, указанное является важнейшим предрасполагающим компонентом для ускорения процесса неполной репаративной регенерации тканей. Следовательно, при применении титанизированного полипропиленового эндопротеза в тканевых структурах области раны происходит минимизация воспалительного эффекта и в меньшей степени проявляется альтеративный процесс, что вкупе обусловливает сравнительно меньшее угнетение репаративных явлений.
2. В целом полученный фактический материал доказывает меньшее агрессивное влияние (биосовместимость) титансодержащего материала протеза на ткани, что является важнейшим условием для благоприятного течения процесса заживления, особенно в раннем послеоперационном периоде.