Введение к работе
Актуальность исследования. Проблема профилактики и лечения спаечных процессов брюшной полости (СПБП) продолжает оставаться актуальной в связи с широкой распространенностью данного состояния, дефицитом исчерпывающих знаний о патофизиологических механизмах его формирования и отсутствием универсальных подходов к его профилактики и лечения. В настоящее время по поводу СПБП регистрируется от 4 до 20 случаев на 100000 населения. Увеличение числа таких пациентов обусловлено выросшим количеством лапаротомий (В.Г.Харин 1990; Ar.Rajab et al.,1991; В.В.Барканов и соавт., 2011; Г.А.Баранов, М.Ю.Карбовский, 2003; W.K. et al., 2012).
Наиболее частыми причинами образования спаек в брюшной полости являются воспалительно-деструктивные заболевания органов брюшной полости, травмы и повторные оперативные вмешательства (А.А.Воробьев и соавт., 2000; 2001; А.Б.Гаврилик и соавт., 2002; M.L.Freeman et al., 2003; J.M.Calmes et al., 2005). Одним из значимых факторов в спайкообразовании выступает генетическая предрасположенность. У пациентов с быстрым типом ацетилирования преобладает процесс спайкообразования над лизисом соединительной ткани (С.Ю.Гармонов и соавт., 2006), что можно связать с активацией микросомального окисления, которое является предшествующим звеном в реакциях конъюгации, в том числе и ацетилирования. Не маловажную роль в процессах спайкообразования играет микрофлора кишечника.
Несомненно, одну из ключевых ролей в формировании послеоперационных спаек и развитии СПБП и их осложнений играет выраженный окислительный стресс (ОС) и эндотоксикоз (ЭТ), которые характерны для пациентов хирургического профиля (И.А.Ерюхин, Б.В.Шашков, 1995; И.Н.Пасечник, 2004, В.Н.Титов, 2004; Г.К.Рубцов, 2013), а результатом генерализованных процессов спайкообразования в большинстве случаев является кишечная непроходимость. За последние 20 лет частота спаечной непроходимости увеличилась в 1,9 раза (Р.А.Женчевский, 1989; М.П.Лаврешин,2005; М.С.Жуков,2008; GW.Taylor et al., 2010).
До настоящего времени предлагаемые методы лечения и профилактики СПБП не отвечают всем запросам клиники и наличие большого количества предлагаемых методов их лечения уже само за себя говорит об их несовершенстве, в том числе это относится и к предлагаемым барьерным препаратам (M.David et al., 2005).
Наиболее обоснованными являются методы профилактики спайкообразования, прошедшие испытания в эксперименте, в частности применение в качестве средства профилактики геля пектина. Для разработки и внедрения в клиническую практику новых профилактических средств необходимы полноценные доклинические исследования различных их эффектов, а для наиболее объективной диагностики метаболических оксидативных и токсических сдвигов в организме пациентов в периоперационном периоде необходимы быстрые, легко выполняемые и недорогие методы мониторинга проводимой терапии и течения послеоперационного периода, в частности биохимические и биофизические экспресс-методы, а также интегральные способы оценки ОС и ЭТ (И.И.Павлюченко, 2005; С.Р.Федосов и соавт., 2010) значимость которых до конца не оценена.
Цель исследования: дать экспериментальное патобиохимическое и патофизиологическое обоснование возможности использования в медицинской практике геля пектина в качестве средства профилактики хирургического окислительного стресса и процессов спайкообразования в брюшной полости.
Задачи исследования:
-
Разработать экспериментальную модель формирования спаечного процесса брюшной полости на животных. Изучить морфологические изменения органов брюшной полости на модели спаечного процесса и хирургического окислительного стресса и установить их особенность при местном использовании геля пектина.
-
Выявить характерные сдвиги в системах антиоксидантной защиты и детоксикации при развитии хирургическо окислительного стресса у экспериментальных животных с моделью спаечного процесса
-
Оценить возможность коррекции патобиохимических и патофизиологических сдвигов и профилактики спаечной болезни брюшной полости у экспериментальных животных с моделью спаечного процесса при внутрибрюшинном использовании геля пектина в качестве барьерного средства.
-
Изучить в лабораторных условиях антибактериальные свойства геля пектина в отношении патогенных госпитальных штаммов микроорганизмов (Staphylococcus aureus, Escherihia coli, Pseudomonas aeruginosa).
-
Определить наиболее информативные показатели метаболических сдвигов при моделировании хирургического окислительного стресса и спаечных процессов брюшной полости, позволяющих осуществлять мониторинг проводимых мероприятий.
Научная новизна работы. Впервые:
- предложена и экспериментально обоснована на лабораторных животных модель формирования спаечного процесса в брюшной полости, которая позволяет моделировать хирургическим способом ОС, подтвержденный биохимическими и биофизическими данными и, практически в 100% случаев получать спайки брюшной полости (патент РФ № 23331367);
- на хирургической модели спаечных процессов органов брюшной полости установлена и показана тесная взаимосвязь морфологических и метаболических изменений в тканях при их формировании, которая сопровождается активацией стресс-реализующих и угнетением стресс-лимитирующих систем, в том числе системы антиоксидантной защиты и детоксикации;
- проведена оценка и мониторинг развития моделированного спаечного процесса комплексно с помощью авторской бальной системы, показателей системы прооксиданты-антиоксиданты и детоксикации, патоморфологии, что позволило объективно оценить развитие хирургического окислительного стресса и спаечного процесса на локальном (тканевом) и организменном уровне, в том числе и с использованием интегральных коэффициентов и индексов (КОМБэр -коэффициента окислительной модификации биомолекул эритроцитов; ИЭИ - индекса эндогенной интоксикации);
- продемонстрирован выраженный противоспаечный эффект местного использования геля свекловичного высокоочищенного низкометоксилированного пектина отечественного производства, который обусловлен его антимикробными, антиоксидантыми и детоксицирующими свойствами.
Научно-практическая значимость исследования. Установлены особен- ности патобиохимических, патофизиологических и морфологических сдвигов в органах и системах организма при развитии спаечных процессов брюшной полости, которые позволяют их прогнозировать и вести профилактику. Показана тесная взаимосвязь ОС и ЭТ в формировании патологической реакции организма на хирургическую травму в виде вторичной аутоагрессии, которая является основой структурно-функциональных изменений в органах и тканях, в том числе и образовании спаек. Расширены знания о свойствах природного полимерного вещества растительного происхождения – пектина, который способен проявлять не только свойства сорбента и барьерного вещества, но и участвовать в гашении неконтролируемых реакций свободнорадикального окисления (СРО), а также обеспечивать антимикробную защиту.
Предложенная и апробированная модель спаечного процесса в брюшной полости позволяет не только изучать процессы, характерные для спайкообразования в брюшной полости в эксперименте, но и моделировать ОС и ЭТ, состояния, характерные для многих пациентов хирургического профиля, что важно для доклинического изучения лечебных и, прежде всего, антиоксидантных свойств различных лекарственных препаратов.
Выявленные особенности сдвигов в системе про- /антиоксиданты крови при развитии моделированных спаечных процессов брюшной полости свидетельствуют о том, что эффективная ранняя диагностика возможных структурно-функциональных изменений в тканях и органах брюшной полости в послеоперационном периоде должна включать исследование и анализ основных показателей системы прооксиданты-антиоксиданты и детоксикации.
Наиболее доступными и эффективными и достаточно информативными для выявления состояния ОС в послеоперационном периоде являются биофизические экспресс-методы, такие как амперометрическое определение общей антиоксидантной активности биологических жидкостей организма и хемилюминесцентный анализ уровня продуктов СРО, а также расчетные коэффициенты и индексы (ИЭИ, КОМБэр).
Внедрение результатов исследования. Результаты исследования используются в учебном процессе на кафедрах фундаментальной и клинической биохимии, общей и клинической патофизиологии, клинической иммунологии, аллергологии и лаборатроной диагностики ФПК и ППС, фармации ГБОУ ВПО КубГМУ Минздрава России, имеются акты внедрения.
Личный вклад автора в исследование. Автором разработаны основные идеи и алгоритмы получения и обработки результатов проведенного исследования, проведен тщательный анализ современной отечественной и зарубежной литературы, продумано и осуществлено моделирование спаечных процессов брюшной полости на достаточной по количественному составу группе экспериментальных животных. Автор производил забор биологического материала и участвовал в проведении морфологических, биохимических, биофизических, микробиологических исследований. На основании проведенных исследований сделаны достоверные, обоснованные выводы и разработаны практические рекомендации. Авторский вклад в написание научных работ по теме диссертации 70%.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Развитие спаечной болезни брюшной полости сопровождается выраженными сдвигами в системе прооксиданты-антиоксиданты с превалированием первого звена и дисбалансом в самой системе антиоксидантной защиты, что проявляется резкой активацией процессов свободнорадикального окисления и пероксидации как на местном, так и на системном организменном уровне.
-
Эффективная и полноценная диагностика метаболических сдвигов в организме пациентов хирургического профиля с абдоминальной патологией в послеоперационном периоде возможна на основании биофизических показателей системы про-/антиоксиданты и интегральных показателей, комплексно отражающих выраженность процессов окислительного стресса и эндотоксикоза, таких как КОМБэр и ИЭИ.
-
Барьерные полимерные средства профилактики спаечного процесса, растительного происхождения, медленно биодеградируемые в брюшной полости, обладающие антирадикальными, детоксикационными и антимикробными свойствами, является важным дополнительным фактором борьбы с осложнениями послеоперационного периода, что подтверждено на примере 5% геля пектина.
Публикации и апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на XV Международной конференции «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии» (Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 2007, 2008), конгрессе «Человек и лекарство» (Краснодар, 2008), 12 международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2011). По результатам исследования опубликовано 14 печатных работ 5 из них, в журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации, получен 1 патент на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, списка литературы и трех приложений. Список литературы включает 190 отечественных и 154 зарубежных источника. Диссертация изложена на 158 страницах, иллюстрирована 76 рисунками (в том числе 60 фотографиями), 10 таблицами.
