Морфологические изменения в легких и их роль в развитии гипоксии организма при ишемии-реперфузии тонкой кишки

качестве характеристик гелиогеомагнитной активности были взяты: 1) К-трёхчасовой индекс (9-12 часов); 2) К-локальный среднесуточный индекс; 3) D-компонента магнитного поля Земли (МПЗ), нТл; 4) H-компонента МПЗ, нТл; 5) Z-компонента МПЗ, нТл; 6) длительность магнитной бури, часы; 7) число Вольфа. Данные о возмущенности геомагнитного поля получены в ИЗМИ-РАНе, г. Троицк. Рассмотрено влияние метеорологических факторов: атмосферного давления, влажности воздуха и температуры воздуха (среднесуточных и в момент обследования животных). Данные предоставлены гидрометеорологическим центром г. Н. Новгорода. Изучен сократительный миокард животных и внутри-органное сосудистое русло правого желудочка. Выделены две группы артериол: распределительные и прекапиллярные и три группы венул: посткапиллярные, собирательные и мышечные.

В период отсутствия магнитной бури параметры ядерного аппарата кардиомиоцитов коррелировали только с метеорологическими факторами (0,73<r<0,89). Во время магнитной бури происходило значительное увеличение числа связей с внешними факторами, за счет появления корреляций с показателями геомагнитной активности (К-индексом и Z-компонентой МПЗ). При этом отмечено уменьшение коэффициента корреляций морфологических параметров с погодными факторами (0,66<г<0,75) и преобладание отрицательных связей. Зарегистрированы сильные связи поперечного размера кардиомиоцитов с внешними факторами, не выявленные в контроле. Во время бури зарегистрирован рост числа корреляций между параметрами артериол крупного диаметра и геомагнитными факторами (D-компонентой МПЗ и длительностью магнитной бури). Для артериол мелкого калибра отмечено усиление корреляционной зависимости с метеорологическими факторами (температурой и влажностью воздуха). В период магнитной бури установлены тесные связи показателей капиллярного русла миокарда с Z- и H-компонентами МПЗ. Зарегистрирован значительный рост числа линейных корреляций параметров собирательных венул (среднего калибра) с гелиометеорологическими показателями во время бури: контроль - 3 связи, буря - 12. Наибольшее число корреляций установлено с атмосферным давлением (6) и Z-компонентой МПЗ (4). Усиление корреляционной зависимости показателей венул мышечного типа (крупного диаметра) во время бури не наблюдалось. Следует отметить, что не было выявлено ни одной линейной корреляции с числом Вольфа.

Таким образом, в период магнитной бури отмечено усиление корреляционных взаимосвязей параметров сократительного миокарда правого желудочка сердца собак с геомагнитными факторами. Среди компонентов внутриорганного сосудистого русла наиболее значительное увеличение числа связей с внешними факторами во время бури установлено для артериол, капилляров и собирательных венул.

THE CORRELATIONS IN MORPHOLOGICAL PARAMETRES OF DOGS MYOCARDIUM AND GELIOMETEOROLOGY FACTORS DURING THE MAGNETICS STORM

I.G. STELNIKOVA, V.V. SHCHERBAKOVA Nizhniy Novgorod State Médical Academy

This information deals with intensifying of correlative interrelations of parametres of retracting myocardium of a right ventricle of dog hearts and geomagnetic factors during magnetic storms.

Key words: geomagnetic storm, geliometeorology factors, myocardium.

УДК 616.345-007.272-0924:616.24

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЛЕГКИХ И ИХ РОЛЬ В РАЗВИТИИ ГИПОКСИИ ОРГАНИЗМА ПРИ ИШЕМИИ-РЕПЕРФУЗИИ ТОНКОЙ КИШКИ

И.А.ФАСТОВА, Д.Ю.ГУРОВ, А.В.СМИРНОВ*

В эксперименте на 33 белых красах установлено, что при острой

странгуляционной тонкокишечной непроходимости в легких проис-

* 400066, г. Волгоград, пл. Павших борцов 1, Волгоградский государственный медицинский университет. Кафедра патологической физиологии, кафедра патологической анатомии ВолГМУ. iafastova@yandex.ru

ходит развитие выраженной экссудативной реакции в сочетании с достоверным увеличением толщины межальвеолярной перегородки, что способствует снижению средней площади воздушного пространства альвеол на срезах, подтвержденному при количественном исследовании. Эти изменения приводят к уменьшению жизненной емкости легких, к снижению альвеолярного напряжения кислорода, нарушению газообмена и генерализации гипоксии. Таким образом, комплексная оценка морфологических изменений в легких и газового состава крови позволяет рассматривать гипоксию в качестве одного из важнейших факторов, способствующих ухудшению состояния при острой тонкокишечной непроходимости.

Ключевые слова: кишечная непроходимость, гипоксия, легкие

Ишемия-реперфузия тонкой кишки частое осложнение такой патологии, как странгуляционная кишечная непроходимость [3]. На долю острой кишечной непроходимости приходится от 1,2 до 9,4% от общего числа всех острых хирургических заболеваний. Высокая летальность при этой патологии достигает за последние годы 14-25% и не имеет явной тенденции к снижению [1,2]. Известно, что мезентериальная ишемия-реперфузия является причиной поражения локальных и отдаленных органов, включая легкие [8,9]. Важную роль в механизмах их повреждения отводят взаимодействию активированных лейкоцитов и эндотелиальных клеток [4]. Поражение легких, индуцированное кишечной ишемией-реперфузией, по данным многих авторов характеризуется отеком, геморрагиями и ней-трофильной инфильтрацией с существенным увеличением протеина в жидкости альвеол, то есть развитием острого респираторного дистресс синдрома [6,7]. Однако изучение количественных морфологических изменений в легочной ткани не проводилось. На фоне микроциркуляторных нарушений при острой странгуляционной тонкокишечной непроходимости (ОСТКН) изменения структурно-функционального состояния легких и длительное влияние аномальных продуктов метаболизма в результате ишемии-реперфузии тонкой кишки приводит к развитию генерализованной гипоксии, что еще больше ухудшает состояние организма. Так как клинически отек легких не проявляется в течение 6-48 часов с момента острого повреждения легких, этот временной интервал имеет большое диагностическое значение для предотвращения дальнейших осложнений.

Цель исследования - определение качественных и количественных морфологических изменений в легких и их роли в развитие гипоксии организма в динамике ишемии-реперфузии при ОСТКН для оптимизации ранней диагностики возможных осложнений.

Материалы и методы исследования. В экспериментах, выполненных под нембуталовым наркозом на 33 белых крысах-самцах линии Wistar, средней массы 170-200 г., воспроизводили ОСТКН путем нижнесрединной лапаротомии и наложением резинового жгута на брыжейку петли подвздошной кишки с последующим её погружением в брюшную полость и ушиванием раны. Через 180 мин ишемии животным проводилась рела-паротомия с восстановлением кровотока путем снятия окклюзионного жгута с петли кишки. Забор материала для дальнейшего исследования производили на высоте острой ишемии тонкой кишки (на пике странгуляции), через 6, 12 и 24 ч. после реперфузии. Исследовали в крови (aorta abdominalis и v^ortae) газовый состав, кислотно-основное состояние, метаболиты и электролиты на анализаторах Raidlab 865 и ABL 615/625 (Radiometer). После взятия крови животные выводились из эксперимента для дальнейшего патологоанатамического исследования. Парафиновые срезы легких изготавливали и окрашивали по стандартной методике гематоксилином и эозином.

Морфометрическое исследование было проведено в соответствии с принципами системного количественного анализа, изложенными в работах Автандилова Г.Г. (1990, 2002). Микрофотосъемку гистологических препаратов производили на микроскопе «Zeiss» (Германия) цифровой фотокамерой «Olympus» (Япония). Дифференцированному исследованию были подвергнуты участки вблизи корня, а также сегменты, расположенные в каудальном, краниальном и латеральном направлении от него. На срезах легких с помощью системы анализа изображений, программы «Видеотест-Морфо-4» (Россия) проводили морфо-

метрическое измерения, определяли толщину межальвеолярной перегородки (ТМАП) и площадь воздушного пространства альвеол (ПВПА). Для удобства расчетов полученные данные были разделены на группы по толщине межальвеолярных перегородок: х<9 мкм - тонкая, 9 мкм>х<17 мкм - среднего размера и х>17 мкм - толстая; и по площади воздушного пространства альвеолы были разделены на мелкие (х<362 мкм2), средние (362>=х<824 мкм2) и крупные (x>=824 мкм2). Общую площадь воздушного пространства альвеол выражали в процентах.

Контрольную группу составили ложно оперированные животные. В течение эксперимента наблюдали за клинической картиной болезни и проводили регистрацию изменения внешнего дыхания. Вариационно-статистическую обработку данных (вычисление средней арифметической величины, среднего квадратичного отклонения, доверительный интервал, асимметрию, эксцесс, коэффициент вариации, дисперсию, ошибки репрезентативности для каждого параметра в исследуемых группах животных, сравнение средних значений по критерию Стьюдента) проводили на ЭВМ IBM-Intel-Celeron-2400 с использованием пакета анализа данных в программе Excel Microsoft Office XP и Statistica 6.0.

Результаты и их обсуждение. В ходе эксперимента 8 животных погибли. У всех животных опытной группы на протяжении всего эксперимента развивались выраженное тахипноэ, прогрессирующая инспираторная одышка, отношение вдох-выдох увеличилось с 0,85 до 1,25.

При обзорном исследовании гистологических препаратов легких в контрольной группе животных были видны альвеолы, размеры которых варьировали в широких пределах, альвеолярные перегородки непрерывные, клеточный состав межальвео-лярного матрикса был распределен относительно равномерно. Бронхи имели типичное строение с хорошо выраженной складчатостью слизистой оболочки. Эпителий высокий призматический с многорядным расположением ядер и отделен от подлежащей собственной пластинки четкой, непрерывной границей, соответствующей базальной мембране. Просветы бронхов свободные. Мышечная оболочка однородна по окраске и ширине на всем протяжении. Ядра гладких миоцитов имели строгую направленность вдоль стенки бронха. Просвет кровеносных сосудов заполнен кровью, контуры стенок четкие, с правильно ориентированными ядрами миоцитов.

В опытной группе у крыс через 6 часов реперфузии в легком выявлены преимущественно альвеолы среднего размера, эпителий уплощен, местами слущенный, кроме того, наблюдали отек межальвеолярных перегородок (МАП), диапедез эритроцитов и единичные эритроциты в просвете альвеол. В перевас-кулярных отделах отмечались отек и разволокнение коллагеновых волокон. В собственной пластинке слизистой оболочки и других слоях бронхов выявлялись диффузная и очаговая инфильтрация с нейтрофильными лейкоцитами, дистелектаз. Участки бронхоассоциированной лимфоидной ткани имели типичную локализацию, отмечалось увеличение количества малых лимфоцитов в стенках малых бронхов и бронхиол. В отдельных случаях лимфоцитарная инфильтрация распространялась на МАП.

Через 12 часов реперфузии морфологические изменения в легочной ткани имели те же тенденции, но с более выраженным полнокровием сосудов микроциркуляторного русла, в некоторых сосудах наблюдали повреждение сосудистой стенки с явлениями стаза и агрегации эритроцитов. МАП были утолщены вследствие скопления большого количества альвеолярных макрофагов. Во всех исследуемых случаях отмечали множественные очаговые подплевральные кровоизлияния.

Через 24 часа реперфузии в легочной ткани крыс обнаруживались участки эмфиземы, а также массивные спавшиеся поля с ателектазами, альвеолы были крупными и растянутыми, МАП резко утолщены с очаговыми кровоизлияниями. В центральных отделах легких в большинстве случаях отмечались участки дистелектазов. В периферических отделах преобладали спавшиеся альвеолы с дистрофическими изменениями в респираторном эпителии. В собственной пластинке слизистой обо-

лочки мелких бронхов наблюдались выраженная диффузная и очаговая лимфоидная инфильтрация с наличием нейтрофиль-ных лейкоцитов, которая распространялась на более глубокие слои стенки бронхов и МАП. В мелких кровеносных сосудах наряду с полнокровием отмечали повреждение сосудистой стенки, явления стаза и агрегации эритроцитов, отек и разво-локнение коллагеновых волокон в периваскулярных отделах. В бронхах наблюдали участки с отсутствием ресничек на апикальных поверхностях эпителиоцитов и слущенными эпителиальными клетками в просвете.

При морфометрическом исследовании в контрольной группе животных средняя ПВПА легких была 494,8±16,9 мкм2. Мелкие альвеолы составляли 26,3%, средние - 57,9%, а крупные 15,8%.

Исследование препаратов легких экспериментальных крыс через 6 часов реперфузии показали уменьшение воздушности легочной ткани относительно контрольной группы в среднем на 35,3% (p<0,001). При изучении количественного состава альвеол различного размера было выявлено, что снижение средней площади воздушного пространства альвеол происходило за счет увеличения количества мелких альвеол в 1,6 раза (41,7%), при параллельном снижении количества средних на 12,6% и крупных альвеол на 3,9% по сравнению с контролем.

В контрольной группе средняя толщина межальвеолярной перегородки была 9,8±0,16 мкм. Средняя ТМАП у животных через 6 часов реперфузии составила 13,02±0,22 мкм, что на 14,4% (p<0,01) больше по сравнению с контролем. Подобное изменение морфометрических параметров свидетельствует о взаимосвязанных процессах уменьшения площади воздушного пространства респираторных отделов легких и утолщением межальвеолярных перегородок, которое сопровождается изменениями в эпителии альвеол.

При морфометрическом исследовании средняя площадь воздушного пространства альвеол легких через 12 часов реперфузии составила 273,6±21,3 мкм2, что в 1,82 раза (p<0,001) меньше по сравнению с контролем и незначительно ниже (p<0,05) по сравнению с животными после 6 часового восстановления кровотока кишечника.

При изучении количественного состава альвеол различного размера было выявлено, что сохраняющееся через 12 часов реперфузии снижение средней ПВПА происходит за счет увеличения количества мелких альвеол в 2 раза по сравнению с контролем, при параллельном снижении количества средних альвеол на 62,0%. На этом фоне практически не обнаруживались крупные альвеолы. Исследование срезов легких данной группы животных показало еще большее увеличение средней ТМАП по сравнению с контролем и предыдущей группой, за счет увеличения количества толстых МАП на 16,8%.

При сравнении динамики изменения площади воздушного пространства альвеол у крыс после 24 часовой реперфузии с аналогичными параметрами контрольных животных обнаружено увеличение количества мелких альвеол до 50,5%, уменьшение средних альвеол до 28,8%. При этом выявлено увеличение количества крупных альвеол до 22,1% за счет перерастяжения в эмфизематозных участках.

Средняя толщина межальвеолярной перегородки увеличивалась на 8,16% (Р<0,05) по сравнению с аналогичным параметром животных 12 часовой реперфузией и в 2 раза (р<0,001) по сравнению с контролем, составив 18,68±0,19 мкм. Размеры просвета некоторых альвеол при этом значительно уменьшены и сопоставимы или значительно меньше с размерами межальве-олярных перегородок.

Подобное изменение морфометрических параметров свидетельствует о сохранении тенденции уменьшения площади воздушного пространства респираторных отделов легких, связанного с утолщением межальвеолярных перегородок за счет нарастания воспалительных экссудативных процессов, что отражается на снижениях функциональных возможностей легких.

При исследовании газового состава крови (табл. 1) выявилась артериальная и венозная гипоксия, так парциальное давление кислорода значительно снизилось в aorta abdominalis через

6, 12 и 24 ч реперфузии (р<0,01, р<0,001 и р<0,001 соответственно) и в у.ройае р02 уменьшалось на пике странгуляции и в 6ч. пробе (р<0,01 и р<0,001), а через 12 и 24 ч незначительно увеличивалось. Повышение уровня кислорода в у.роЛае является следствием раскрытия артериовенозных анастомозов, что приводит к сбросу артериальной крови в венозный сектор и к снижению перфузии тканей кишечника, особенно его слизистой оболочки, а так же из-за неспособности тканей к ассимиляции кислорода при поломки жизнеобеспечивающих внутриклеточных систем дыхания в результате нарушения интраорганной микроциркуляции тонкой кишки.

Таблица 1

Показания газового состава артериальной и венозной крови в динамике ишемии-реперфузии тонкой кишки.

Показатели Кровь Контроль n 5 На пике странгуляции n 5 6 часов реперфузии n 5 12часов реперфузии n 5 24 часа реперфузии n 5

рН 7,39±0,04 7,47±0,14 7,32±0,16 7,41 ±0,03 7,25±0,06*** # #

у.рогіае 7,33±0,01 7,26±0,03 7,05±0,16** 7,29±0,05 7,23±0,02

рСО2 n b a i&tt 40,58±5,87 31,3±14,51 39,63±16,83 48,43±7,7 48,43±7,72

v.portae 53,38±3,24 65,64±6,6** 67,24±4,9*** 54,22±5,3 59,2±6,15

рО2 aorta abdomi- nalis 113,1±17,4 102,7±2,97 86±10,79 **# 51,43±4,65 ***## 42,1±19,17

v.portae 48,7±5,4 40,66±0,4 30,98±3,7*** 40,3±6,6 42,08±1.3*

Hb aorta abdomi- nalis 137,89±11,89 146± 18,52 148±10,58 203,3±20,4 191,2±18,5**

v.portae 158,8±8,5 172,4±22,4 188,6±18,02** 186,8±10,7** 179,7±6,9**

SO2 aorta abdomi- nalis 99,5±1,12 96,97±2,95 86,9±21,57 86,13±3,3 ** # 85,2±2,7**

v.portae 71,06±3,9 61,2±9,04 35,14±8,2*** 52,2±4,8*** # 54,3±3,1***

Ht aorta abdomi- nalis 42,3±3,67 44,73±5,71 45,4±3,18 59,6±6,11 **# 41,47±13,72

v.portae 45,74±3,2 50,54±5,4 52,34±4,7 54,38±2,7** 49,6±2.3

ЧД 71,5 80±2 82±4,1 86±3,8* 90±6,1 **

Примечания: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001 по сравнению с контролем; # - р<0,05; ## - р<0,01; ### - р<0,001 по сравнению с предыдущем показателем.

Достоверное увеличение рС02 в артериальной крови отмечалось только у отдельных животных, в венозной крови рС02 достоверно увеличивалось на пике странгуляции и 6 ч реперфузии (р<0,01 и р<0,001). Это может иметь неблагоприятные последствия, так как доказано, что терапевтическая гиперкап-ния предохраняет легкие при мезентериальной ишемии-реперфузии, уменьшая утечку протеина и улучшая оксигена-цию [5]. Альвеолярное напряжение О2 (АРО2) в контроле составило 98,275 мм. рт. ст., на пике странгуляции оно возросло до 109,875 (р<0,01), а через 6 часов реперфузии имело тенденцию к снижению (АРО2 99,462) и достоверно уменьшалось по сравнению с контролем и предыдущим значением к 12-24 часам (АРО2 88,462) р<0,001 и р<0,01 соответственно.

Компенсаторно к 12 часам реперфузии увеличивались гематокрит (Н 59,6) и гемоглобин (НЬ 203,3) в артериальной крови, однако уровень доставки кислорода к тканям (802 86,13) достоверно снизился по сравнению с контролем (р<0,01), что приводит к развитию тканевой гипоксии. Эти тенденции сохранялись и через 24 часа реперфузии.

Согласно полученным данным в динамике ОСТКН к 12 часам реперфузии развивалась умеренная, а к 24 часам тяжелая дыхательная недостаточность (по Зильберу А.П.). Увеличение

частоты дыхания на протяжении всего эксперимента не компенсировало гипоксемию. В крови в избытке накапливался СО2, что связано с недостаточной вентиляцией легких и увеличением «мертвого пространства».

Достоверных изменений со стороны электролитов (Na, K, Ca, Cl) крови обнаружено не было, только у отдельных животных отмечали значительное увеличение концентрации К в артериальной и венозной крови через 6 и 12 часов реперфузии и снижение концентрации Cl в венозной крови во все исследуемые интервалы эксперимента.

Выводы. В эксперименте установлено, что при острой странгуляционной тонкокишечной непроходимости в легких происходит развитие выраженной экссудативной реакции в сочетании с достоверным увеличением толщины межальвео-лярной перегородки, что способствует снижению средней площади воздушного пространства альвеол на срезах, подтвержденному при количественном исследовании. Эти изменения приводят к уменьшению жизненной емкости легких, к снижению альвеолярного напряжения кислорода, нарушению газообмена и генерализации гипоксии.

Таким образом, комплексная оценка морфологических изменений в легких и оценка газового состава крови позволила четко ориентироваться в развитии гипоксии и заблаговременно прогнозировать ухудшение состояния.

Литература

1. Красильников Д.М., Миннулин ММ., Фаррахов А.З. и др. //Вестник хирургии.2004. Т.163, №1. С. 25-27.

2. Курбанов К. М, Гулов М. К., Нурназаров И. Г. // Вестник хирургии. 2006. Т. 165, №1. С. 54-57.

3. Ярошенко И.Ф., Попова И.С., Фатк Тарик. // Бюллетень ВНЦ РАМН. 2005, №1. С.3-6.

4. Autekin F.O., Tekin K., Kakabay B. // Am. J. Surg.

2005.Vol.189, №2. P.161-166.

5. Laffey J.G., Jankov R.P., Engelberts D. et al. // Am. J. Res-pir. Crit. Care Med.2003. Vol.168, № 11. Р.1383-1390.

6. Tian X.F., Yao J.h., Li Y.H. et al. // World-J-Gastroenterol.

2006.Vol.12, №3. P.388-392.

7. Fu T.L., Zhang W.T., Zhang L. et al. // World-J-Gastroenterol. 2005. Vol.11, №7. P.1070-1072.

8. Piart A., Zeyneloglu P., Aldemir D. et al. // Anesth. Analg. 2006. Vol.102, №1. P.225-232.

9. Zhou J.L., Jin G.H., Yi Y.L et al. // World-J-Gastroenterol. 2003. Vol.9, №6. P.1318-1322.

MORPHOLOGICAL CHANGES IN LUNG AND ITS ROLE IN DEVELOPMENT OF HYPOXIA ORGANISM TO INTESTINAL ISCHEMIA-REPERFUSION

I.A. FASTOVA, D.U.GUROV, A.V. SMIRNOV

Volgograd State Medical University Pathological Anatomy Department

The experiment on 33 white rats described showed, that acute small intestinal impassability stimulates in lungs the development of exudative reactions with severe thickening of interalveolar septae and decrease of the average square of alveolar septum. These changes lead to reduction of vital capacity of lungs, decrease of alveolar oxygen pressure, gas exchange infringement and generalisation of hypoxia. Thus, tstimation of morphological changes in lungs and gas structure of blood allowed to consider hypoxia as one of the major factors promoting deterioration of general condition at experimental acute small intestinal impassability.

Key words: small intestinal impassability, hypoxia, lungs.