Морфологические изменения органов во время ишемии-реперфузии тонкого кишечника

Ключевые слова: кишечник, ишемия, реперфузия

Острые нарушения мезентерального кровообращения представляют собой одно из тяжелейших и вместе с тем недостаточно изученных заболеваний, с которыми часто приходится сталкиваться в клинической практике [3]. В настоящее время достигнут лишь небольшой прогресс по сравнению с 70-ми годами, когда летальность составляла 70–100% [1,3,14]. После восстановления кровообращения возникают новые повреждения. При ишемии-реперфузии структурные изменения в стенке кишечника продолжаются и после восстановления кровообращения.

Parks и Granger первыми показали, что при реперфузии в тканях генерируются реактивные формы кислорода [11]. Неуправляемый выброс свободных радикалов и нарастание перекисного окисления липидов и гликополисахаридов приводят к развитию оксидантного стресса, что способствует развитию полиорганной недостаточности и высокой смертности. Встречаются исследования, касающиеся морфологических изменений при ишемии-реперфузии тонкого кишечника, но недостаточно данных о повреждениях, возникающих в других органах [1,3,6,10, 14].

Реперфузия ишемизированного кишечника приводит к генерированию токсичных свободных радикалов кислорода в результате взаимодействия молекулярного кислорода с гипоксантином и ксантином, возникающих в процессе деградации пуринов [1–3,12]. Исследования поражений слизистой оболочки кишечника ишемического характера показали, что эпителиальные клетки, покрывающие кишечные ворсинки и крипты, обладающие способностью анаэробного гликолиза, могут быть в достаточной степени уязвимыми при гипоксии [1,5,6,13]. Проведены исследования с целью установления оптимального периода начала операции, когда возникающие структурные изменения кишечника могут быть еще обратимыми и хирургическое вмешательство, следовательно, действенным [2,4,7,12].

Целью настоящей работы является изучение в условиях эксперимента морфологических изменений в тонком кишечнике и в некоторых внутренних органах (печень и легкие) при ишемии и ишемии-реперфузии тонкого кишечника.

Материал и методы исследования. Проведены 3 серии экспериментов на беспородных собаках (возраст от 2,5 до 5 лет, вес от 12 до 18 кг) по 7 подопытных животных в каждой (n=21). Первая серия эксперимента подразумевала моделирование ишемии кишечника легированием краниальной брыжеечной артерии на уровне отхождения от аорты [1]. Вторая и третья серии эксперимента (45- и 90- минутная ишемия-реперфузия) заключались в моделировании 45- и 90- минутной ишемии кишечника путем перекрытия краниальной брыжеечной артерии сосудистым зажимом с последующей реперфузией [11].

Экспериментам предшествовала 2-дневная безшлаковая диета животного. Общее обезболивание осуществляли с помощью инъекции SETON (10 мг/кг в/м). Затем проводили интубацию верхних дыхательных путей и катетеризацию (размером 18-20 G) бедренной вены для обеспечения вентиляции легких и инфузионной терапии в течение 24 часов (или до смерти животного).

Материалом для морфологических исследований послужили образцы тканей, взятых из проксимального, среднего и дистального отделов тонкого кишечника, печени и легкого через 1, 3, 6 и 9 часов после легирования для I серии и 1, 3 и 6 часов от начала реперфузии для II и III серий эксперимента. Образцы тканей после соответствующей обработки, исследовались гистологическими и электронномикроскопическими методами.

Результаты собственного исследования. Проведенные исследования показали, что в первой серии эксперимента через час после легирования краниальной брыжеечной артерии кишечный эпителий значительно набухает. В цитоплазме эпителиоцитов отмечаются вакуоли, наполненные прозрачной жидкостью. Собственная мембрана в целом хорошо сохранена, хотя по направлению к наружным границам ворсинок местами отмечается ее распад. В подслизистом слое тонкого кишечника наблюдается расширение и кровенаполнение сосудов (преимущественно венул), главным образом ворсинчатых сосудов. Через 3 часа после начала ишемии в кишечных ворсинках отмечается разрежение соединительнотканых клеточных элементов с отеком. В подслизистом слое выявляются переполненные кровеносные сосуды со стазом и диапедезом. Вокруг этих сосудов образуются лейкоцитарные инфильтраты, а иногда встречается картина сладж феномена. В мышечном слое наблюдается сильное расширение сосудов с диссоциацией мышечных волокон. Через 6 часов после ишемии в структурных элементах слизистой оболочки тонкого кишечника наблюдаются выраженные дистрофические изменения с диффузным отеком и с изъязвленными участками. В подслизистом слое выражено расширение сосудов с эритродиапедезом и значительной инфильтрацией лейкоцитами как в подэпителиальных участках, так и в глубине (рис. 1).

Рис. 1. Расширение и перенаполнение кровеносных сосудов с лейкоцитарной инфильтрацией в подслизистом
и мышечном слое. Окр. гематоксилином и эозином (х 112)

А к 9 часам ишемии в подслизистом слое на фоне выраженного отека коллагеновые волокна теряют характерную для них периодичность. Волокна участками фрагментированы, отделены друг от друга, дезорганизованы, структура ядер в некоторых клетках полностью разрушена, ядерная оболочка имеет форму четок, а в некоторых клетках отмечаются ее перерывы. В миоцитах мышечного слоя отмечается значительный внутриклеточный отек с диссоциацией и деструкцией внутриклеточных органелл (рис. 2).

Рис. 2. Коллагеновые волокна теряют характерную для них периодичность, гомогенизированы и разорваны.
Через 9 часов после ишемии. Электронограмма (х 8 000)

Таким образом, к 6 часам после ишемии в структурных элементах слизистой и подслизистой оболочки тонкого кишечника наблюдаются довольно тяжелые изменения, несовместимые с обеспечением физиологической функции кишечника. Сходные изменения в мышечном слое выявляются только к 9 часам [1,6,10].

Во второй серии эксперимента через час от начала реперфузии ворсинки кажутся удлиненными, разделенными с набуханием сосудов. Они частично подвергаются шелушению, а в оставшихся отмечается наличие морфологических нарушений (рис. 3).

Рис. 3. Дезорганизация крипт кишечника шелушением эпителиальных клеток и воспалительной реакцией.
Час от начало 1-часовой ишемии-реперфузии. Окр. гематоксилином и эозином (х 112)

В цитоплазме ворсинчатого эпителия встречаются миелиноподобные структуры. В некоторых клетках ядерный хроматин как будто совершенно отсутствует, отмечается вздутость митохондриев с разрушенными гребневидными возвышениями. Через 3 часа после реперфузии обращает на себя внимание интенсивность отека в подслизистом слое, где местами встречаются эмигрированные нейтрофильные лейкоциты. Выраженный отек подслизистого слоя сопровождается дилацерацией миогенных волокон мышечного слоя. Через 6 часов после реперфузии во всех слоях тонкого кишечника сосуды всех калибров расширены, преимущественно на уровне ворсинчатых сосудов, что сопровождается интерстициальным отеком и единичными скоплениями нейтрофилов в подслизистом слое. В мышечном слое отек менее выражен, в миоцитах сохранены эквиваленты Z-мембраноподобных твердых телец (рис. 4).

Рис. 4. Диссоциация гладкомышечных клеток, вследствие скопления отечной жидкости. Саркоплазма практически гомогенизирована, в ней сохранены остатки Z мембраны, в виде электронно твердых телец.
6 часов от начало 1- часовой ишемии-реперфузии. Электронограмма (х4000)

Исходя из полученных нами данных можно заключить, что через час после реперфузии в стенке кишечника наблюдаются более тяжелые морфологические изменения, чем во время 3-часовой ишемии. Однако уже к 6 часам реперфузии полученные результаты позволяют утверждать, что морфологические изменения при часовой ишемии-реперфузии еще обратимы [3,7,12].

В третьей серии эксперимента через 1 час от начала реперфузии в слизистом слое наблюдается геморрагическая инфильтрация, дезорганизация и распад ворсинок кишечника. В мышечном слое на фоне выраженного отека и диссоциации межклеточных соединений встречаются транслокации кишечных бактерий. Через 3 часа после реперфузии в эпителиальных клетках отмечаются глубокие морфологические нарушения, несовместимые с обеспечением надлежащей физиологической функции. На границе подслизистого слоя с мышечным выявляются обширные зоны некроза с геморрагической инфильтрацией (рис. 5).

Рис. 5. В подслизистом слое геморрагическая инфильтрация с некрозом.
3 часа от начало 2- часовой ишемии-реперфузии. Окр. гематоксилином и эозином (х 400)

Через 6 часов после реперфузии просвет кишечника заполняется отслоенной, некротизированной слизистой оболочкой и кровяными сгустками. В мышечном слое часть миоцитов набухшие и вакуолизированы с пикнозом ядер. В детрите дезорганизованных тканевых структур часто встречаются фагоцитированные микробы (рис. 6).

Рис. 6. В гладкомышечной оболочке, в отечной жидкости, находятся кишечные палочки – транслокация микробов.
3 часа от начало 2-часовой ишемии-реперфузии.
Электронограмма (х 4 000)

Проведенные нами исследования в третьей серии эксперимента показали, что если во время 90- минутной ишемии морфологические изменения, возникающие в стенке кишечника, имеют обратимый характер, то через час после реперфузии на всем протяжении стенки кишечника появляются весьма значительные морфологические поражения. К 3 часам реперфузии изменения распространяются на более глубокие слои с транслокацией микробов, и структурные элементы кишечника уже не могут обеспечить возложенную на нее функцию, что указывает на необратимость повреждений [3,13].

Результаты данных первых двух серий эксперимента позволяют заключить, что морфологические изменения, возникающие в структурных элементах печени и легочной ткани, к 9 часам ишемии (первая серия) имеют, в основном, обратимый характер. В III серии эксперимента через 3 часа от начала реперфузии в печени [8,10] выявляются довольно тяжелые деструктивные изменения в виде обширных участков некроза и аутолиза, преимущественно в правой доле печени (рис. 7).

Рис. 7. Очаговый фибриноидный некроз гепатоцитов. 3 часа от начало 2- часовой ишемии-реперфузии.
Окр. гематоксилином и эозином (х 280)

Аналогичная картина выявлена и в легочной ткани [7,12,14], где к этому времени наблюдения выявляются некротизированные участки, инфильтрированные преимущественно полиморфноклеточными нейтрофилами (рис. 8).

Рис. 8. Некроз легочной ткани с инфильтрацией лейкоцитами. Верхняя доля правого легкого.
3 часа от начало 2- часовой ишемии-реперфузии. Окр. гематоксилином и эозином (х 112)

Заключение. Сравнивая результаты морфологических изменений, полученные при ишемии и ишемии-реперфузии тонкого кишечника, можно заключить, что тяжесть повреждений тканей изученных нами органов во время ишемии-реперфузии кишечника зависит от времени самой ишемии и его 90- минутная продолжительность является критической и характеризуется необратимостью изменений. При ишемии данной продолжительности повреждения тканевых структур не являются тяжелыми – они обратимы. Морфологические изменения, развивающиеся в стенке кишечника при ишемии-реперфузии при более длительных сроках ишемии, характеризуются тяжестью и масштабом повреждений не только в самой стенке кишечника, но и в других органах (печень, легкое), что и способствует развитию полиорганной недостаточности.

Можно предположить, что функциональные показатели печени и легкого могут иметь прогностическое значение при оценке состояния ишемия-реперфузионного повреждения кишечника.

Литература

1. Лепэдат П. Инфаркт кишечника. Бухарест, 1975.
2. Логинов А.С., Звенигородская Л.А., Самаонов Н.Г. и др. Терапевтический архив, 2000, 2, с. 36–40.
3. Марстон А. Сосудистые заболевания кишечника. М., 1989.
4. Пучков К.В., Гусманов Б.Я., Селиверстов Д.В. Хирургия, 1997, 7, с. 64–68.
5. Сигал М.З., Сигал З.М. Интраорганная гемодинамика в полых органах при операциях в брюшной полости. Казань, 1980.
6. Berlanga J., Prats P., Remirez D. et al. Am. J. Pathol., 2002, vol. 161, p. 373–379.
7. Caty M.G. Guice K.S. Oldham K.T. et al. Ann. Surg., 1990, vol. 212, p. 694–700.
8. Horie Y., Wolf R., Miyasaka M. et al. Gastroenterology, 1996, vol. 111, p. 666–673.
9. Koksoy C., Kuzu M.A., Kuzu I. et al. Br. J. Surg., 2001, vol. 88, P. 464–468.
10. Kuenzler K.A., Arthur L.G., Schwartz M,Z. J. Pediatr. Surg., 2002, vol. 37, p. 1696–1699.
11. Parks D.A. Granger, Am. J. Phisiol., 1983, vol. 245, p. 285–289.
12. Tjarnstrom J. Wikstrom T. Bagge U. et al. Eur. Surg. Res., 1999, vol. 31, p. 147–154.
13. Turnage R.H.. Guice K.S. Oldham K.T. Shock, 1994, vol. 56(6), p. 408–412.
14. Vinardi S., Pierro A., Parkinson E.J. et al. J. Pediatr. Surg., 2003, vol. 38, p. 88–91.

Вопросы, ответы, комментарии