Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы
1.1 Современные представления о перикарде и его роли в функции сердца. Морфофункциональные изменения в перикарде после открытых операций на сердце и их клиническое значение
Глава II. Материалы и методы исследования
2.1 Изготовление пленочных материалов на основе желатина
Глава III. Изучение свойств пленочных композиций на основе желатина и колхицина
Список литературы
- Современные представления о перикарде и его роли в функции сердца. Морфофункциональные изменения в перикарде после открытых операций на сердце и их клиническое значение
- Изготовление пленочных материалов на основе желатина
- Изучение свойств пленочных композиций на основе желатина и колхицина
Современные представления о перикарде и его роли в функции сердца. Морфофункциональные изменения в перикарде после открытых операций на сердце и их клиническое значение
Перикард или околосердечная сумка представляет собой тонкий, но плотный мешок, в котором находится сердце. Он состоит из внутреннего висцерального (эпикард) и наружного париетального листков, выстланных мезотелиальными клетками. Париетальный листок, состоит в основном из коллагена и эластина. В месте выхода и впадения магистральных сосудов сердца, висцеральный и париетальный листки переходят друг в друга [170, 203, 255, 283]. В норме перикардиальная полость содержит от 20 до 50 мл жидкости, являющейся ультрафильтратом плазмы крови. Перикардиальная жидкость предотвращает трение между сокращающимся сердцем и окружающими его неподвижными структурами.
Функция перикарда неразрывно взаимосвязана с работой сердца. Он отгораживает сердце от других органов грудной клетки, способствует лучшему наполнению камер сердца кровью, модулирует сокращение левого и правого желудочков, межжелудочковой перегородки, не позволяя сердцу смещаться и перерастягиваться при выполнении физической нагрузки [122, 257, 272]. Есть также сообщения о том, что перикард, предотвращая резкие колебания объемов полостей сердца, предупреждает развитие фибрилляции предсердий (ФП), в частности появляющихся в послеоперационном периоде [215, 272].
Давление в перикардиальной полости отрицательное, соответствует давлению в плевральных полостях и изменяется в зависимости от фазы дыхания. Разница между внутрисердечным и перикардиальным давлением называется трансмуральным [65]. Доказано, что после перикардиотомии происходит нарушение трансмурального давления, которое вызывает каскад патологических изменений, связанных с изменениями объемов полостей сердца. Также оно регулирует синтез натрийуретического пептида [259] и работу механорецепторов левого желудочка [279]. Таким образом, воздействие на перикард приводит к морфофункциональным изменениям не только самого перикарда, но и сердца в целом.
Есть также исследования о влиянии перикарда на коронарный кровоток. Исследователи указывают, что дилатация левого желудочка, развивающаяся как последствие перикардиотомии, может привести к снижению коронарного кровотока и уменьшению миокардиальной перфузии, особенно в субэндокарде. Это было показано в эксперименте на собаках, когда дилатация левого желудочка вследствие торакотомии и перикардиотомии приводила к обеднению коронарного кровотока и большей потребности в кислороде миокарда. При восстановлении целостности перикарда коронарный кровоток улучшался [48, 250].
Серозная выстилка перикарда, брюшины и плевры представлена однослойным плоским эпителием – мезотелием. По мнению большинства исследователей, реакция на хирургическую травму и патогенез спаечного процесса в них идентичен [21, 53, 79, 92, 111, 121, 139, 217, 252, 268]. Это утверждение вполне объяснимо, так как брюшина, перикард и плевра являются результатом развития одн ого и того же зародышевого зачатка – первичной полости тела эмбриона или целома [3, 8, 131, 150, 153, 204, 207]. В связи с этим рассматриваемые серозные оболочки практически идентичны в своих морфофункциональных характеристиках.
Восстановление перикарда и брюшины после повреждения отличается от восстановления кожи. Кожа реэпителизируется благодаря пролиферации с периферии к центру раны, следовательно, обширные повреждения кожи заживают дольше, чем меньшие повреждения. В отличие от этого, восстановление мезотелия происходит неравномерно на разных участках повреждения - "островками", независимо от ее размера. Такое свойство мезотелия впервые заметил и описал Hertzler в 1919 г . [130]. Начиная с изучений Hertzler а, было проведено много исследований, имитирующих разные типы повреждений серозного покрова: глубокое повреждение [235], широкое трение [115, 265], незначительные линейные скарификации [82], высыхание [244], химическое [281] и термальное воздействие высоких температур [118, 206, 282], чтобы объяснить механизмы, регулирующие мезотелиальную регенерацию. Основываясь на результатах этих исследований, теперь общепринято, что процесс восстановления начинается в ближайшие 24 часа после повреждения с выселения на поверхность раны популяции «круглых» клеток и заканчивается на 7–10 сутки тем, что ранее поврежденная поверхность покрывается клетками со всеми свойствами мезотелилальных клеток [101, 107, 128, 208, 209, 210].
В патогенезе спайкообразования ключевыми этапами являются послеоперационная травма мезотелия, последующая воспалительная реакция и сниженная фибринолитическая активность мезотелиоцитов [18, 36, 53, 206, 216]. Фибринолитическая активность мезотелия обусловлена содержанием в них тканевых фибринолитических компонентов, таких как тканевой активатор плазминогена и урокиназный активатор плазминогена. Они из неактивного плазминогена синтезируют активный фермент плазмин, который расщепляет т.н. фибриновый матрикс, предотвращая развитие спаек [14, 137, 140, 160, 229, 253, 273]. В случае же развития выраженного воспалительного процесса в экссудате увеличивается количество ингибиторов фибринолиза. К ним относятся антиплазмин, ингибиторы активации плазминогена, фибринстабилизирующего фактора и другие биологически активные вещества, которые значительно снижают фибринолитическую активность мезотелия перикарда [43, 90, 114, 186, 192, 243, 276, 291]. Образующийся в результате фибриновый матрикс имеет гелеобразную консистенцию и является основой для формирования спаек [107, 172]. Его организация происходит в несколько этапов.
Фибриноген (растворимый белок) входит в реакцию с тромбином и создаёт фибрин-мономер. Затем образовавшийся фибрин-мономер подвергается полимеризации, таким образом трансформируясь в фибрин-полимер. Фибрин-полимер первоначально растворим, но в присутствии ионизированного кальция после контакта с фибринстабилизирующим фактором (ХIII фактор свертывания крови) становится нерастворимым. Далее нерастворимый фибрин-полимер связывается с крупными белками (включая фибронектин) и различными аминокислотами, в результате получается гелеобразный фибриновый матрикс. Макроскопически он белый и липкий. Включает в себя лейкоциты, эритроциты, эндотелий, тучные клетки, продукты распада, остатки органических и неорганических веществ (волосы, частицы марли, талька и т .п.). Образовавшийся липкий гель является основой для формирования спаек и может располагаться не только на поврежденных поверхностях мезотелия, но и на интактных. Следовательно, когда две серозные поверхности, покрытые фибриновым матриксом, соприкасаются, то происходит склеивание поверхностей и формирование спаек. Формирование спаечного процесса начинает происходить уже во время операции и бурно развивается в последующие 3-5 дней [14, 17, 107, 218, 291].
Изготовление пленочных материалов на основе желатина
Стерилизация пленочных композиций проводилась окисью этилена. Контроль стерильности осуществлялся методом прямой инокуляции в жидкие питательные среды (среда контроля стерильности, среда Сабуро), а также путем инкубации подготовленного диспергированного материала с применением лабораторного миксера в среде контроля стерильности. Каждое исследование осуществлялось в двух повторах. Условия инкубации: 14 суток при температуре 37С.
При исследовании образцов роста микроорганизмов, включая споровые формы, не выявлено.
Стерилизации подвергались пленки различной толщины от 20 до 200 мкм. Микробиологическая проверка подтвердила их стерильность. Были проведены физико-химические, физико-механические исследования композиций: выделение колхицина из композиций оценивали спектрофотометрически на спектрофотометре Shimadzu UV-1240; - сроки гидролитической деструкции оценивали по изменению веса при выдерживании образцов в физиологическом растворе рН=3 при температуре 37С до растворения образцов; - прочность, относительное удлинение (эластичность) при разрыве определяли в условиях одноосного растяжения при температуре 25С и скорости испытания 10 мм/мин на универсальной разрывной машине Zwick/Roell BZ2.5/TN1S; - влияние стерилизации (окись этилена) на основные характеристики композиций.
Статистическая обработка результатов исследований заключалась в оценке достоверности (надежности, значимости) результатов путем определения доверительных интервалов (Х = ±Л дов), для чего вычисляли среднее арифметическое значение параметра { х ), среднеквадратичную ошибку среднего (ср), находили параметр Стьюдента ри заданной достоверности (Р). Достоверность сравнения для определения разницы или сходства между результатами по группам оценивали по формулам [19]:
Экспериментальное исследование на животных было проведено в лаборатории моделирования и изучения патологии сердца и сосудов экспериментального отдела НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН.
Моделирование и профилактика послеоперационного спаечного перикардита было выполнено на 75 кроликах разного пола весом от 3 до 4 кг. Для эксперимента животные были разделены на 5 групп: группа № 1 – контрольная группа; группа № 2 – группа с применением в качестве биофизического барьера желатиновой пленочной композиции; группа №3 – группа с применением в качестве биофизического барьера желатиновой пленочной композиции с иммобилизованным колхицином в дозе 8,3 мкг/см2; группа № 4 – группа с применением в качестве биофизического барьера желатиновой пленочной композиции с иммобилизованным колхицином в дозе 23 мкг/см2; группа № 5 – группа с применением в качестве биофизического барьера желатиновой пленочной композиции с иммобилизованным колхицином в дозе 83 мкг/см2 (табл.1). По пять кроликов с каждой группы выводилось из эксперимента для макро- и микроскопического изучения сердца в сроки: 3 суток, 7 суток и 30 суток. Для профилактики инфекционных осложнений в течение трех дней после вмешательства внутримышечно вводился цефазолин в дозе 100 мг/кг.
Для чистоты эксперимента в результатах не учитывались кролики, имевшие осложненные послеоперационные раны и погибшие по причине неадекватного наркоза, инфекции, острой сердечно-дыхательной недостаточности. Таблица 1. Распределение кроликов по группам
Содержание и хирургические вмешательства на животных осуществлялись в соответствии с санитарными правилами и положениями о работе с лабораторными животными РАМН и Минздравсоцразвития России. Животных содержали на стандартной диете (ГОСТ Р5025892) с соблюдением Международных рекомендаций Европейской конвенции по защите позвоночных животных, использующихся в экспериментальных целях (1986). Животных выводили из эксперимента с соблюдением “правил проведения работ с использованием экспериментальных животных” (приказ МЗ СССР от 12.08.1972г № 755) и “правил проведения исследований с использованием экспериментальных животных” (приказ Минвуза СССР от 13.11.1984 № 724). Данное диссертационное исследование было согласовано с комитетом по этике НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева РАМН.
Животных выводили из эксперимента путем внутривенного введения 10 мл 2 % раствора хлорида калия в состоянии наркоза в указанные сроки наблюдения. Для гистологического исследования забирали комплекс сердца с перикардом.
С целью седации и премедикации животным вводили за 1 час до вмешательства внутримышечно раствор атропина 0,05 мг/кг, затем непосредственно перед бритьём места доступа, установкой катетера в вену и наложением трахеостомы внутримышечно раствор ксиланита 3 мг/кг и внутримышечно раствор золетила-100 5 мг/кг. На фоне седативного эффекта для проведения инфузионной терапии пункционно устанавливали катетер в крайнюю ушную вену. Углубление вводного наркоза осуществляли в/в введением раствора пропофола 1,5 мг/кг. Все операции проводили в условиях искусственной вентиляции легких при помощи аппарата ИД-РО-9 в режиме нормальной вентиляции с возможностью динамического (по давлению выдоха) изменения дыхательного объёма 18-20 мл/кг/мин и частоты дыхания 16-22 в мин, с подачей кислорода во вдыхаемую смесь до 50%. Для интубации трахеи использовали трубку №2,5/3,0 (рис. 1). Миорелаксация и углубление наркоза для проведения основного этапа операции осуществляли внутривенным введением растворов пропофола 10 мг/кг, золетила-100 7,5 мг/кг и ксиланита 5 мг/кг. Операции проводили в условиях нормотермии.
Изучение свойств пленочных композиций на основе желатина и колхицина
При макроскопическом исследовании перикарда и сердца на третьи сутки после комплексного воздействия у животных контрольной группы серозные поверхности выглядели тусклыми, сероватого цвета, с одиночными и сливными кровоизлияниями, перикард был утолщен (рис. 19). Полость перикарда содержала небольшое количество жидкости темно-желтого цвета. Листки перикарда имели шероховатую поверхность, на них определялся налет фибрина серовато-белого цвета, который егко тделялся при удалении. Спаек между серозными поверхностями полости перикарда на данном сроке наблюдения не было выявлено ни у одного кролика.
На данном сроке наблюдения коронарные артерии были хорошо различимы у всех животных.
При световой микроскопии тотальных поперечных срезов сердца отмечались воспалительные изменения, которые проявлялись очаговой или диффузной инфильтрацией нейтрофильными гранулоцитами, лимфоцитами, гистиоцитами и плазмоцитами (рис. 20). По использованной нами методике оценки выраженности воспаления у двух из пяти кроликов она была второй степени, а у трех - тяжелой, третьей степени (среднее значение 2,6±0,45). На данном сроке наблюдения в инфильтрате преобладали нейтрофильные лейкоциты. Наиболее выраженная клеточная инфильтрация была зарегистрирована в области комплексного воздействия и вблизи шва на наружном листке перикарда. Между наружным и внутренним листками перикарда имелся просвет, который содержал фибринозный экссудат. Также определялись очаговые утолщения листков перикарда (степень фиброза эпикарда составила 1,2±0,45). Рис. 19. Вид сердца с базальной стороны левых отделов кролика контрольной группы на 3 сутки после вмешательства. Отмечается утолщение листков перикарда (1) и шероховатость эпикарда (2). «Различимость» коронарных артерий удовлетворительная. Спаек не отмечено ни у одного кролика
Макроскопическое исследование сердца и перикарда животных контрольной группы спустя 7 уток после комплексного воздействия показало дальнейшее прогрессирование изменений в полости перикарда, в виде утолщения его листков, увеличение «шероховатой поверхности» эпикарда, появление на нем крупных фокусов отложений фибрина, участках их расположения имел место рыхлый контакт между серозными поверхностями. В отличие от предыдущего срока наблюдения в полости перикарда уже определялись спайки. У одного кролика спайки были первой степени выраженности в виде рыхлых тяжей между внутренним и наружным листками, которые легко поддавались пальцевому разделению. У трех кроликов определялись плотные спайки до второй степени выраженности, локализованные в зоне наибольшего воздействия и требовали помимо тупого разделения, также и дополнительного разделения скальпелем и у одного кролика степень выраженности спайки была оценена нами кк тртья (среднее значение степени выраженности спаек составило 2,0±0,71) (рис. 21).
При визуальном осмотре сердца «различимость» коронарных артерий была хуже, чем у кроликов исследованных на 3 сутки после вмешательства. У кролика со спайками в полости перикарда первой степени коронарные артерии были видны хорошо, а у кроликов со спайками второй и третьей степени их «различимость» была не четкой (среднее значение «различимости» коронарных артерий составило 1,0±0,71).
Гистологическое исследование сердца и перикарда кроликов на 7 сутки показало сохранение воспалительных изменений, которые носили преимущественно продуктивный характер. Во всех образцах выявлялась очаговая или диффузная инфильтрация лимфоцитами и гистиоцитами. По сравнению предыдущим сроком наблюдения инфильтрация нейтрофильными лейкоцитами сократилась, отмечался рост количества клеток фибробластического ряда (среднее значение 2,8±0,45). Содержание фибрина в полости перикарда немного сократилось, в местах его отложения регистрировался рыхлый контакт между листками перикарда как основа для формирующихся спаек (рис. 22). В участках комплексного воздействия, в области слущивания мезотелия определялся рост грануляционной ткани. Оба листка перикарда были утолщены за счет разрастающейся соединительной ткани (степень фиброза эпикарда составил 1,6±0,55).
Развитие спайки (1) между перикардом (2) и эпикардом (3) у кролика контрольной группы на 7 сутки после вмешательства. В полости перикарда фибрин (4). Микрофотография. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. об. 10 х ок. 10 При макроскопическом изучении сердца и перикарда кроликов контрольной группы, выведенных из эксперимента на 30 сутки, нами отмечено формирование в полости перикарда спаек до третьей степени выраженности о всех исследованных образцах. Среднее значение выраженности спаечного процесса составило 3,0±0,0. Листки перикарда в зоне прямого воздействия комплекса агрессивных факторов были плотно спаяны между собой и тупым путем их разделение было невозможно. Свободные от спаечного процесса области на тридцатые сутки после открытого вмешательства имели блестящую, гладкую поверхность (рис. 23).
При визуальном осмотре «различимость» коронарных артерий была хуже, чем в предыдущих сроках наблюдения, только в сердце одного кролика можно было частично определить коронарные артерии, у остальных в области плотных спаек ни были не различимы (среднее значение «различимости» коронарных артерий составило 1,8±0,45).
Гистологическое исследование микропрепаратов сердца контрольной группы на 30 сутки показало стихание острой воспалительной реакции с развитием очагов хронического воспаления с лимфогистиоцитарными инфильтратами (среднее значение выраженности воспаления составило 1,8±0,45). Очаги были представлены также макрофагальными гранулемами, как правило, с гигантскими многоядерными клетками инородных тел. В центре этих гранулем и цитоплазме многоядерных клеток определялись включения различного размера формы, идентифицированные как частицы талька и фрагменты хлопковых волокон. На 30 сутки после комплексного воздействия отмечалось неравномерное утолщение париетального и висцерального листков перикарда. Степень фиброза эпикарда на данном сроке наблюдения составила 2,8±0,45. В области спаек утолщение листков перикарда было наибольшим. Спайки были представлены волокнистой соединительной тканью с тонкостенными кровеносными сосудами (рис. 24).
