Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 8
1.1 Этиология, патогенез и основные осложнения хронических гепатитов и циррозов печени 8
1.2 Методы хирургического лечения диффузных заболеваний печени 14
1.3 Клеточные технологии в лечении хронических гепатитов и циррозов печени 20
ГЛАВА 2. Материалы и методы 31
2.1 Характеристика экспериментального материала 31
2.2 Характеристики аллогенного диспергированного биоматериала и фетальной ткани печени 36
2.3 Методики оперативных вмешательств на печени в эксперименте 40
ГЛАВА 3. Результаты экспериментальных исследований 44
3.1 Морфологическая и функциональная оценка изменений при экспериментальном циррозе печени. Исследование регенерации цирротически измененной печени и при ее частичной резекции 44
3.2. Морфофункциональные особенности стимуляции регенерации печени при экспериментальном циррозе при использовании диспергированного биоматериала 60
3.3. Динамика морфофункциональных изменений в печени при трансплантации фетальной ткани 68
3.4. Морфофункциональная оценка регенеративных процессов в печени при комбинированном применении аллогенного диспергированного
биоматериала и фетальной ткани 78
ГЛАВА 4. Обсуждение полученных результатов 90
Выводы 109
Список литературы 111
- Методы хирургического лечения диффузных заболеваний печени
- Клеточные технологии в лечении хронических гепатитов и циррозов печени
- Характеристики аллогенного диспергированного биоматериала и фетальной ткани печени
- Динамика морфофункциональных изменений в печени при трансплантации фетальной ткани
Методы хирургического лечения диффузных заболеваний печени
Резекция печени как наиболее распространенный метод более эффективен в начальной стадии процесса [5, 10, 133] и при удалении до 15% объема органа [5, 52]. При резекции 33% и 70% регенерация у животных с циррозом происходила в меньшем объеме, чем та же резекция у интакных животных [101, 102, 116, 123]. Установлено, что после резекции печени истончение фиброзных тяжей не заканчивается их полной инволюцией [60, 67, 141].
Понятно, что оперативные методы лечения травматичны, и не исключают осложнений, характерных для любой операции. В 70 - 80-е годы ряд отечественных хирургов относительно широко и успешно использовали хирургическую стимуляцию регенерацию у больных хроническим гепатитом и циррозом печени. Методы стимуляции регенерации претерпели эволюцию от наиболее инвазивных - краевой резекции печени до менее травматичных -электрокоагуляции, лазерного облучения.
Б.П. Солопаев и соавт. [38, 66], В.В. Садовникова [59] обнаружили усиление пролиферативной активности гепатоцитов циррозной печени под действием постоянного электрического тока, а также импульсного и постоянного магнитных полей.
Стимулирующий эффект с частичной обратимостью цирротических изменений получен в эксперименте и клинике П.В. Дунаевым и соавт. [13] и В.А.Алимовым [1, 2] при использовании электро- и термокоагуляции печени.
Байбеков И.М. и соавт. [6] при изучении влияния низкоинтенсивного лазерного излучения инфракрасного диапазона на ультраструктуру и пролиферацию клеток паренхимы при экспериментальном гепатите и циррозе выявили в печени уменьшение таких явлений как отек, зернистая, вакуольная и жировая дистрофия гепатоцитов и некоторое усиление внутриклеточной регенерации.
Обнаружено усиление метаболической и пролиферативной активности гепатоцитов и клеток ретикулоэндотелиального ряда при введении аллогенных гепатоцитов [20]. И.С. Проскуряковой и соавт. [29] установлено, что эмбриональный печеночный экстракт, введенный животным с циррозом печени, ускоряет процесс резорбции соединительной ткани и снимает плазмоцитарную и лимфоидную инфильтрацию, а также стимулирует клеточную и внутриклеточную регенерацию гепатоцитов в условиях токсического воздействия тетрахлорметана, активизирует пролиферацию полиплоидных гепатоцитов [51]. Однако, ни в одном из описанных случаев, полного восстановления паренхимы не обнаружено.
При морфологическом исследовании кусочков печени, взятых у этих животных, наблюдали признаки усиления регенераторной активности паренхимы: островки ее, замурованные среди фиброзных тяжей, увеличивались в размерах, клетки, составляющие их, гипертрофировались, а соединительнотканные прослойки истончались и местами исчезали.
С целью усиления пролиферации гепатоцитов были испытаны пиримидиновые производные (дигидротимид, тимин, метацил, пентоксил), гормоны (тироксин, преднизолон, пролактин, хориогонин), препарат "регенератор", гаммаглобулин и АТФ [69, 70, 71]. Результаты исследований показали, что комплексное применение веществ, стимулирующих клеточную пролиферацию, веществ, способствующих регрессии соединительной ткани, и макроэргических соединений дает возможность стимуляции регенерации печени и частичной обратимости патологических изменений. Лучшие результаты были получены при применении хорионического гонадотропина [14, 15, 18, 61, 69, 71]. Более интенсивная пролиферация органелл гепатоцитов, наблюдавшаяся при введении этого гормона, выражалась в гиперплазии структур гранулярного и гладкого эндоплазматического ретикулума и митохондрий, а также в нормализации большого числа морфометрических показателей состояния ультраструктур гепатоцитов через 2 месяца после начала стимуляции [14, 15]. Однако дольковая структура печени полностью не восстанавливалась.
Одним из методов стимуляции регенерации печени является создание функциональной нагрузки на печень, что достигается содержанием животных на желчегонной диете [62]. При стимуляции регенерации печени богатым энергией соединением (гликоген) отмечен некоторый положительный функциональный эффект и стабилизация пролиферативных процессов, но структура печени полностью не восстанавливалась [60].
В связи с тем, что ни один из методов стимуляции регенерации печени при циррозе не является эффективным, предпринимаются попытки комбинирования методов [5, 55, 116, 123, 131, 132, 136, 141].
В экспериментах на крысах показано, что в комплексе с частичной резекцией печени медикаментозные стимуляторы, такие, как коамид, кобальт-30, витамин Вп и гамма-глобулин вызывают регенерацию цирротически измененной паренхимы [5].
T.L. Hwang и соавт. [123], применяя печеночный экстракт новорожденных мышей в комбинации с 70% гепатэктомией, вызывали ускорение регенерации печени у крыс, Н3-тимидиновая метка в опытной группе обнаруживалась через 24 часа после резекции, в то время как в контрольной - через 48 часов. Идентичные результаты были получены М. Hashimoto и соавт. (1998) в эксперименте на крысах при сочетанном применении 70% резекции печени с введением эпидермального фактора роста.
Использование растительного экстракта sho-saiko с 70% гепатэктомией, по мнению М. Miyamura и соавт. [136], подавляет деятельность клеток Ито. Изучение влияния внутривенной инъекции человеческого плацентарного гидролизата (Леннека) после частичной резекции циррозной печени у крыс [141] показало, что эти инъекции доводят до минимума такие патологические изменения, как вакуолизация и некроз гепатоцитов, уменьшают количество липидных включений в клетках и повышают внутриклеточную регенерацию, но псевдолобулярное строение печени сохраняется.
Известны попытки исследователей изменить ход развития экспериментального цирроза с помощью различных веществ протективного действия, в частности, дрожжевой РНК [21], цианиданола-3 [139], цинка [115], аденозина [119]. При этом было обнаружено некоторое уменьшение патологических очагов в паренхиме. Сюда же можно отнести протективное действие односторонней паратиреоидэктомии при развитии цирроза у крыс, вызванном интоксикацией четыреххлористым углеродом [147].
Существующие методы, направленные на усиление репаративной регенерации печени, в большинстве случаев дают определенный положительный эффект, но кардинально не решают проблему стимуляции регенерации печени.
Из неинвазивных способов стимуляции регенерации изучаются возможности применения ростовых факторов, других ингибиторов апоптоза, способных активизировать регенерацию, а также эмбриоспецифических ростовых факторов, обуславливающих в эмбриогенезе развитие нормальной печеночной ткани и печени как органа в целом.
Надо отметить, что современная хирургия, вооруженная различными техническими средствами, достигла высокого уровня. Однако технические достижения не позволяют в полной мере реализовать биологический потенциал организма в виде репаративной регенерации тканей. Поэтому в практической хирургии не получили должного развития регенеративные аспекты, т.к. для хирургов нормальным результатом операции является заживление рубцовой тканью. Считается проблематичным достижение полноценной регенерации тканей во взрослом организме.
Клеточные технологии в лечении хронических гепатитов и циррозов печени
Аллогенные биоматериалы (трансплантаты с дозированной экстракцией гликозаминогликанов и определенной фиброархитектоникой) после пересадки вызывают слабую иммунную реакцию и постепенно замещаются дифференцированной тканью (регенератом), по структуре малоотличающейся от тканей реципиента. Трансплантаты для эксперимента заготавливались в тканевом банке Всероссийского центра глазной и пластической хирургии (директор - проф. Мулдашев Э.Р.) по технологии Аллоплант в соответствии с требованиями ТУ 42-2-537-2002. Аллогенные биоматериалы Аллоплант разрешены к применению Минздравом СССР (регистрационное удостоверение № 87/901-87 от 22 июля 1987 года). На экспериментальных моделях можно проследить формирование пяти видов регенератов: рыхлого, плотного, эпителиального, сосудистого и роговичного. Указанные варианты . формирования регенерата можно продемонстрировать на следующих примерах.
Формирование плотного соединительнотканного регенерата происходит при использовании аллогенного биоматериала с преимущественным содержанием гиалуроновой кислоты. Такой вид регенерата предпочтителен для операций по восстановлению каркаса век, склеропластики и т.п.
Если же в составе применяемого биоматериала определялось низкое содержание гиалуроновой кислоты, формируется регенерат с рыхлым расположением коллагеновых волокон. Указанный вид регенерата адекватен для хирургического восстановления дефектов жировой клетчатки (контурная пластика лица, восстановление объема орбитальной клетчатки и т.д.).
Пересадка аллогенного биоматериала с высоким содержанием гепарансульфата приводит к быстрой его эпителизации. Указанная закономерность является основой для разработки биоматериалов для восстановления эпителиальных покровов (пластики конъюнктивы, кожи и т.д.).
Высокое содержание кератансульфата является определяющим для формирования регенерата при кератопластике. В эксперименте на месте резорбирующегося биоматериала формируются типичные роговичные пластины со строго упорядоченной ориентацией. По сути дела биоматериал замещается прозрачной регенерирующей роговицей. Описанный феномен создает возможности применения специального аллогенного биоматериала для лечения заболеваний роговицы.
Новые возможности открывает применение аллогенных биоматериалов с преобладающим содержанием хондроитинсульфата. Исследования показали, что пересадка такого биоматериала приводит к его замещению обильно васкуляризованным регенератом за счет активной пролиферации эндотелия кровеносных сосудов и развития густой капиллярной сети. Биоматериалы с высоким содержанием хондроитинсульфата могут найти применение для лечения ишемических поражений.
Биоматериалы Аллоплант обладают слабой иммуногенностью, стимулируют репаративную регенерацию и дифференциацию тканей. За счет различной комбинации гликозаминогликанов в составе биоматериалов появилась возможность селективной регенерации различных видов тканей и восстановления сложных анатомических структур (приложение 1).
Естественно предполагать, что указанные принципиальные свойства биоматериалов Аллоплант позволяют значительно расширить аспекты их применения. Например, в последние годы ведется разработка диспергированных (порошкообразных) форм, биоматериалов Аллоплант. Получены экспериментальные и клинические данные по регенерации гепатоцитов, что открывает возможность лечения такой тяжелой и распространенной патологии, как цирроз печени. Фетальная ткань - ткань плода (fetus) и плацента, начиная с 4 недели внутриутробного развития до рождения. Трансплантация фетальной ткани - имплантация фетальных тканей или клеток человека из различных органов методом инъекции, в некоторых случаях при операции.
Препараты на основе фетальных тканей - живые и консервированные фетальные клетки и ткани, а также их гомогенаты, экстракты и выделенные из них биологически активные соединения.
Выделяют специфический и неспецифический механизм действия фетальной ткани. Специфический механизм действия - это заместительная клеточная терапия - введение живых эмбриональных клеток, живущих в организме некоторое время и компенсирующих специфические дефекты функций органов и тканей реципиента. Показательно, что пересадка 3-5% гепатоцитов компенсирует практически любой метаболический дефект печени [57]. По литературным данным, введенные донорские клетки размножаются и формируют устойчивые ростки в печени реципиента. Фетальная биотехнология делает акцент не на лечение старых, необратимо измененных клеток, а на своевременной замене их новыми путем трансплантаций пула донорских клеток, или стимуляцией собственного резерва регенерации [7, 25].
Неспецифический механизм действия - стимуляция регенераторных процессов за счет стадиоспецифических белков, пептидов (ростовые факторы, цитокины, тканевые гормоны).
Фетальные клетки и ткани обладают рядом свойств (в организме реципиента): 1. Способны подвергаться изменениям и дифференцировке в ответ на стимулы окружающей среды, в соответствии с заложенной генетической информацией. Высокое содержание бластных клеток обусловливает рост, миграцию и возможность образовывать межклеточные контакты. 2. Продуцируют и содержат большое количество различных биологических активных веществ, таких как ростовые факторы, способных обеспечивать их выживание и/или стимуляцию регенерации поврежденных тканей реципиента. Кроме того, в них содержится стадиоспецифические белки и пептиды, в том числе альфа-фетопротеин, антиоксиданты и перехватчики активных форм кислорода, адаптогены, противовоспалительные бактериостатические соединения, пептиды, стимулирующие иммунокомпетентные клетки и др. 3. Не вызывают иммунной реакции отторжения, поскольку в 1 и 2 триместрах гестации еще не экспрессированы белки гистосовместимости 1 и 2 класса. 4. Способны использовать эволюционно более древний энергетический путь - гликолиз, поэтому обладают большей устойчивостью к гипоксии [74]. Для стимуляции репаративных процессов трансплантацией фетальной ткани использовали печень 19-ти дневных эмбрионов крыс. Материал готовили сотрудники Челябинского Биомедицинского центра на основании лицензии ЛАКО Челябинской области № 435.
Характеристики аллогенного диспергированного биоматериала и фетальной ткани печени
У крыс контрольной группы, выведенных из эксперимента в разные сроки после прекращения действия тетрахлорметана, гистологическая и электронно-микроскопическая картина соответствовала вышеописанной картине цирротически измененной печени. У них выявлялся монолобулярный цирроз с образованием ложных долек и прорастанием шунтирующих сосудов в соединительнотканных прослойках между ложными дольками (рис. 3.14).
У некоторых крыс в паренхиме печени выявлялись так называемые активные септы, интенсивно инфильтрированные лимфогистиоцитарными клеточными элементами. Центральные вены в дольках не определялись. Вокруг долек в прослойках соединительной ткани обнаруживались сосуды разных размеров, представленные преимущественно артериальными, которые образовывали многочисленные анастомозы с синусоидами ложных долек.
Цирротически измененная паренхима печени крысы на 90 сутки после прекращения интоксикации. Окраска по Маллори. Увел.Х32.
Гистологические исследования кусочков печени выявили в паренхиме прослойки зрелой соединительной ткани, интенсивно окрашивающейся по Маллори и по Ван-Гизону, малоинфильтрированной клеточными элементами, характеризующиеся как пассивные септы постнекротического цирроза печени. Эти септы в виде широких и узких полей соединительной ткани окружали ложные дольки, иногда рассекая их на мелкие фрагменты. В сохранившихся участках паренхимы были видны узлы-регенераты, представленные гепатоцитами с признаками дистрофических изменений в цитоплазме. Размеры клеток варьировали. Гепатоциты располагались беспорядочно без типичной трабекулярности. Встречались двуядерные и даже трехъядерные гепатоциты (рис. 3.15).
Биохимические показатели данной группы представлены в таблице 4. При гистологическом исследовании экспериментального материала в четвертой группе выявлены следующие морфологические изменения. В течение первых дней после операции (7 суток) выявлялись реактивные изменения паренхимы печени, типичные для травмы: сильно выраженный отек, очаговые кровоизлияния и изменения цвета печени, резкое расширение
Паренхима печени крысы на 180 сутки после прекращения интоксикации. Окраска гематоксилином и эозином. Увел.Х125. синусоидов, отдельных портальных сосудов и центральных вен, выраженный стаз в них элементов крови.
Гистологически уже в первые дни по всей толще оставшейся части органа отмечались признаки репаративных процессов (рис. 3.16). Они выражались в увеличении количества Купферовских клеток, гипертрофии большинства гепатоцитов и их ядер, появлении в ядрах нескольких ядрышек, пролиферации гепатоцитов и увеличении количества двуядерных клеток, расширении желчных протоков и перестройке сосудистой системы. Наблюдались некоторое расширение и кровенаполнение синусоидных капилляров. Купферовские клетки с гиперхромными ядрами часто были гипертрофированы, местами отмечалась их очаговая гиперплазия. В некоторых участках печени выявлялась пролиферация желчных протоков. Об этом свидетельствовало увеличение их количества на срезах.
К 14 суткам явления отека исчезали. Наблюдались процессы пролиферации желчных протоков. Обращало на себя внимание расширение просвета сосудов портального тракта и центральных вен и их взаимосвязь с новообразованием печеночных балок в прилежащей паренхиме. Формирование печеночных балок отмечалось в основном в непосредственной близости от расширенных сосудов портального тракта и центральных вен. Выявлялось большое количество гипертрофированных гепатоцитов с большими ядрами. Увеличивалось количество двуядерных гепатоцитов.
В последующие сроки (21-30 дней) в паренхиме печени продолжало увеличиваться количество двуядерных гепатоцитов. В целом же обращало на себя внимание то, что в паренхиме отмечалась регенерационная гиперплазия и гипертрофия гепатоцитов. Восстанавливалось состояние цитоплазмы печеночных клеток, при окраске гематоксилином и эозином они окрашивались в розовый цвет. Структура и размеры гепатоцитов сильно варьировали (рис. 3.17). В непосредственной близости от портальных трактов они были мелкие с плотной зернистой цитоплазмой, часто двуядерные. Ближе к периферии дольки структура печеночных балок не определялась, клетки были крупнее, с большими ядрами. В некоторых участках продолжали определяться участки с жировой дистрофией гепатоцитов. Соединительнотканные прослойки между печеночными дольками становились тоньше, иногда исчезали совсем (рис. 3.18).
В дальние сроки эксперимента (90 и 180 суток) структура печени частично восстанавливалась. Некоторые участки паренхимы соответствовали норме, но в отдельных зонах балочная структура не определялась, гепатоциты были полиморфные, разных размеров. Большинство тяжей соединительной ткани подвергалось процессу инволюции, они исчезали, но не полностью (рис. 3.19).
Истончение соединительнотканных тяжей между печеночными дольками на 21 сутки после резекции. Окраска по Ван Гизону. Увел.Х125. Таким образом, после частичной резекции печени крыс в паренхиме возникали репаративно-восстановительные процессы, выражающиеся в активации макрофагов и последующей гипертрофии и гиперплазии гепатоцитов. Значительным и основным фактором в восстановлении паренхимы являлась полиплоидия печеночных клеток, выражающаяся в увеличении размеров ядер гепатоцитов и гипертрофия самих клеток. Соединительнотканные тяжи между печеночными дольками исчезали не полностью.
Динамика морфофункциональных изменений в печени при трансплантации фетальной ткани
В процессе эксперимента оценку состояния печени проводили на основании макроскопических признаков (выпадение волос, гиподинамия, желтушность кожных покровов, изменение массы тела, визуальный осмотр печени при оперативных вмешательствах), изменений биохимических показателей сыворотки крови и данных световой и электронной микроскопии. Животные выводились из опыта на 7, 14, 21, 30, 90, 180 сутки после операции. В соответствии со сроками экспериментальные группы разделены на серии «А», «В», «С», «Д», «Е». Препараты для гистологического исследования готовили по стандартной методике, гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином, по Ван-Гизону и по Маллори. Результат оценивали по воспалительно - клеточной инфильтрации паренхимы и стромы, степени некроза печеночных клеток, фиброза, гипертрофии, гиперплазии ядер, дистрофии гепатоцитов, пролиферации эпителия желчных протоков. Данные признаки оценивали на глаз в баллах от 0 до 4-х в 10 полях зрения препарата печени от каждого животного, с учетом степени выраженности изучаемого признака на всей площади среза, причем из каждого кусочка печени изготовляли не менее 5 срезов одной окраски.
В первой группе мы исследовали интактных крыс. Структура печени соответствовала норме. Печень крыс покрыта тонкой соединительнотканной Глиссоновой капсулой, отдающей вглубь органа очень тонкие прослойки, которые разделяют его на дольки. Эти прослойки выражены очень слабо и не выявляются. Границы печеночных долек определяются только по расположению междольковых сосудов и желчных протоков, которые составляют "триады", характерные для печени млекопитающих
Цирроз печени был подтвержден к концу 3-го месяца интоксикации во второй группе (6 крыс) визуальным осмотром брюшной полости и гистологическим исследованием печени. Отмечалась желтушность кожных покровов, гиподинамия, выпадение волос, потеря веса. Выраженная патология отмечена у крыс при лапаротомии - плотная поверхность красноватой окраски, зернистость, закругленность краев. Морфологически наблюдалась белковая и жировая дистрофия печеночных клеток, потеря балочной структуры паренхимы печени, интенсивное разрастание соединительной ткани вокруг портальных трактов, узловая трансформация паренхимы печени с формированием ложных долек, разделенных между собой фиброзными тяжами. В соединительнотканных прослойках отмечалось образование шунтирующих сосудов. Наряду с дистрофией, некрозом, фибропластическими процессами и перестройкой печеночных долек, почти во всех случаях в разной степени наблюдались признаки слабовыраженной регенераторной активности. Она выражалась в гипертрофии гепатоцитов и наличии небольшого количества двуядерных клеток при диффузном прорастании паренхимы соединительной тканью, и единичных регенераторных гепатом - при образовании ложных долек. Гепатомы состояли из гипертрофированных одно- и двуядерных гепатоцитов со светлой цитоплазмой и гиперхромными ядрами. В паренхиме печени выявлялась также компенсаторно-приспособительная пролиферация междольковых желчных протоков. Часто вокруг этих протоков определялись воспалительные инфильтраты, состоящие из лимфоцитов и плазматических клеток.
У крыс контрольной третьей группы, выведенных из эксперимента в разные сроки после прекращения действия тетрахлорметана, гистологическая и электронно-микроскопическая картина соответствовала вышеописанной картине цирротически измененной печени. У них выявлялся монолобулярный цирроз с образованием ложных долек и прорастанием шунтирующих сосудов в соединительнотканных прослойках между ложными дольками. У большинства животных выведенных из опыта через 30, 90 и 180 суток, макроскопически на печени были обнаружены регенераторные узелки различной величины, округлой формы, интенсивно-красного цвета. Гистологические исследования кусочков печени выявили в паренхиме прослойки зрелой соединительной ткани, интенсивно окрашивающейся по Маллори и по Ван-Гизону, малоинфильтрированной клеточными элементами, характеризующиеся как пассивные септы постнекротического цирроза печени. Эти септы в виде широких и узких полей соединительной ткани окружали ложные дольки, иногда рассекая их на мелкие фрагменты. В сохранившихся участках паренхимы были видны узлы-регенераты, представленные гепатоцитами с признаками дистрофических изменений в цитоплазме. Размеры клеток варьировали. Гепатоциты располагались беспорядочно без типичной трабекулярности. Встречались двуядерные и даже трехъядерные гепатоциты.
При гистологическом исследовании экспериментального материала в четвертой группе после резекции печени выявлены следующие морфологические изменения. В течение первых дней после операции (7 суток) выявлялись реактивные изменения паренхимы печени, типичные для травмы: сильно выраженный отек, очаговые кровоизлияния и изменения цвета печени, резкое расширение синусоидов, отдельных портальных сосудов и центральных вен, выраженный стаз в них элементов крови. Гистологически уже в первые дни по всей толще оставшейся части органа отмечались признаки репаративных процессов. Они выражались в увеличении количества Купферовских клеток, гипертрофии большинства гепатоцитов и их ядер, появлении в ядрах нескольких ядрышек, пролиферации гепатоцитов и увеличении количества двуядерных клеток, расширении желчных протоков и перестройке сосудистой системы. Наблюдались некоторое расширение и кровенаполнение синусоидных капилляров. К 14 суткам явления отека исчезали. Наблюдались процессы пролиферации желчных протоков. Формирование печеночных балок отмечалось в основном в непосредственной близости от расширенных сосудов портального тракта и центральных вен. Выявлялось большое количество гипертрофированных гепатоцитов с большими ядрами. Увеличивалось количество двуядерных гепатоцитов.