Вплив кріодеструкції, екстрактів печінки і селезінки на відновні процеси в печінці при експериментальному цирозі

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КРІОБІОЛОГІЇ І КРІОМЕДИЦИНИ

УДК 615.832.9+615.361.451.16:616.36-004-092.4

вплив кріодеструкції, екстрактів печінки і селезінки на відновні процеси в печінці при експериментальному цирозі

14.01.35 - кріомедицина

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Харків - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті проблем кріобіології і кріомедицини НАН України

Науковий керівник:

доктор медичних наук, професор, Заслужений діяч науки і техніки України

Сандомирський Борис Петрович, Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, завідувач відділу експериментальної кріомедицини

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор, Лауреат Державної премії України Фурманов Юрій Олександрович, НДІ хірургії та трансплантології ім. О.О. Шалімова АМН України, завідувач відділу експериментальної хірургії, м. Київ

доктор медичних наук Компанієць Антоніна Михайлівна, Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, завідувач відділу кріопротекторів, м. Харків

Захист відбудеться “ 16 ” вересня 2008 року о 13.30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.242.01 при Інституті проблем кріобіології і кріомедицини НАН України за адресою: 61015, м. Харків, вул. Переяславська, 23.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту проблем кріобіології і кріомедицини НАН України за адресою: м. Харків, вул. Переяславська, 23.

Автореферат розісланий “ 13 ” серпня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

член-кореспондент НАН України,

доктор медичних наук, професор А.М. Гольцев

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Лікування хронічних дифузних захворювань печінки, до яких належать хронічний гепатит і цироз печінки, є актуальною проблемою сучасної гепатології. Відомо, що до 20% населення земної кулі страждає на печінкові недуги (С.Д. Подымова, 2005, А.И. Хазанов, 2007), причому хронічний гепатит і цироз печінки посідають 2-4 місце серед тих захворювань, які приводять до госпіталізації і втрати працездатності населення у віці 20-60 років (Н.Я. Калита, 1995), а також до збільшення смертності. Ці обставини обумовлюють необхідність пошуку нових методів лікування хронічних дифузних захворювань печінки.

При різноманітності етіологічних причин гепатитів спостерігається однотипна морфологічна послідовність запального процесу в печінці від хронічного гепатиту до цирозу печінки, а також однотипна відновна реакція. З середини ХХ століття для відновлення циротично зміненої печінки широко застосовують резекцію частини органа. Пізніше з'явилися інші методи стимуляції репаративної регенерації: термо- і лазерна коагуляція, а також кріодеструкція печінки. Перевагами кріодеструкції частини печінки, в порівнянні з резекцією, є відносна простота (можлива лапароскопічна деструкція), менша травматичність, відсутність кровотечі і необхідності накладення швів, швидкий перехід від запальної реакції до власне регенерації (Б.П. Сандомирский и др., 1987, 1992; Б.И. Альперович, 2004).

Незважаючи на багаторічний досвід і успіхи консервативного та оперативного лікування хронічних дифузних захворювань печінки, на сьогодні не існує ефективних методів лікування цих захворювань. Однією з причин цього є відсутність підходів, які б достатньо повно стимулювали регенерацію печінки.

В останні роки для оптимізації процесів регенерації в органах і тканинах застосовують регуляторні пептиди. Вони сприяють не тільки підтримці цілісності органа або тканини в нормальних умовах, але й швидкому та ефективному їх відновленню при гострій чи хронічній дії будь-якого ушкоджуючого чинника, зниженню або виключенню можливості розвитку патологічних форм регенерації (фіброз, метапластичне переродження клітин та інше) (В.Х.Хавинсон, 2002).

На сьогодні фізіологічно активні пептиди виділені практично з усіх внутрішніх органів. Однією з форм препаратів, що містять регуляторні пептиди, можуть бути екстракти тканин відповідних органів. Експериментальними дослідженнями встановлено стимулюючий регенерацію вплив екстрактів кріоконсервованих фрагментів печінки новонароджених поросят і селезінки свиней при дифузних захворюваннях печінки (С.Є. Гальченко, 2004).

Тому в даній роботі ми вважали доцільним вивчити в порівняльному аспекті вплив локальної кріогепатодеструкції, екстрактів кріоконсервованих фрагментів печінки і селезінки, а також їх спільну дію на процеси відновлення в циротично зміненій печінці у щурів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в рамках науково-дослідної теми Інституту проблем кріобіології і кріомедицини НАН України на 2004-2007 р.р. “Дослідження впливу і механізму дії кріоконсервованих тканинних препаратів з ксеногенних органів на перебіг ряду патологічних процесів в організмі” (шифр 2.2.6.05, № держреєстрації 0102U002027).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягала у визначенні особливостей дії дозованої кріогепатодеструкції та екстрактів кріоконсервованих фрагментів печінки і селезінки на характер та динаміку відновних процесів в печінці щурів з експериментальним цирозом.

Для досягнення мети необхідно було вирішити такі задачі:

Визначити мікрогемоциркуляторні зміни в печінці щурів з експериментальним цирозом після дії дозованої кріогепатодеструкції, екстрактів фрагментів печінки і селезінки та при їхньому спільному застосуванні.

Вивчити структурні зміни в печінці щурів з експериментальним цирозом після дозованої кріогепатодеструкції, введення екстрактів кріоконсервованих фрагментів печінки і селезінки та при їхньому спільному застосуванні.

Дослідити основні біохімічні показники, що характеризують функціональний стан печінки щурів з експериментальним цирозом після дії дозованої кріогепатодеструкції, екстрактів кріоконсервованих фрагментів печінки і селезінки та при їхній спільній дії.

Дати порівняльну характеристику ефективності впливу дозованої кріогепатодеструкції, екстрактів кріоконсервованих фрагментів печінки і селезінки та їх спільного застосування на перебіг деструктивно-репаративних процесів в печінці щурів з експериментальним цирозом.

Об'єкт дослідження. Деструктивно-репаративні процеси в печінці щурів з експериментальним цирозом після впливу дозованої кріодеструкції, екстрактів печінки та селезінки та їх спільного застосування.

Предмет дослідження. Циротично змінена печінка щурів під впливом кріодеструкції та екстрактів кріоконсервованих фрагментів печінки та селезінки.

Методи дослідження.У роботі використано методи моделювання цирозу печінки, прижиттєвої контактної мікроскопії, світлової мікроскопії та морфометрії; біохімічні, гістологічні та статистичні методи.

Наукова новизна отриманих результатів. В роботі вперше проведено комплексне вивчення стану печінки щурів з експериментальним цирозом після лікування за допомогою дозованої кріогепатодеструкції або/і введення екстрактів кріоконсервованих фрагментів печінки і селезінки.

В дисертації знайшов подальший розвиток метод фрактального аналіза при діагностиці морфофункціонального стану печінки щурів з експериментальним цирозом. Вперше фрактальна розмірність використана як інтегральний показник ефективності лікувальної дії кріогепатодеструкції або/і введення екстрактів кріоконсервованих фрагментів печінки і селезінки при цій патології.

Показано, що кріогепатодеструкція ініціює, у порівнянні з ЕПС, прискорений зворотний розвиток фіброзу та нормалізацію трабекулярної будови печінкової паренхими щурів з експериментальним цирозом печінки.

Вперше встановлено, що введення ЕПС щурам з експериментальним цирозом печінки стимулює ангіогенез і призводить до скорішого відновлення білоксинтетичної функції печінки, оціненої за рівнем альбуміна, та нормалізації екскреторної функції цього органа, визначеної за рівнем білірубіна в сироватці крові експериментальних тварин.

В дисертації вперше доведені ефективність та доцільність поєднання кріохірургічної гепатодеструкції та введення природної суміші регуляторних пептидів, які входять до складу екстрактів паренхіматозних органів, при лікуванні експериментального цирозу у щурів.

Практичне значення і рівень упровадження одержаних результатів. Проведені дослідження свідчать про доцільність та перспективність використання локальної кріогепатодеструкції в поєднанні з введенням екстрактів печінки та селезінки для стимуляції відновних процесів в циротично зміненій печінці у щурів.

Експериментальне обгрунтування сумісного використання кріогепатодеструкції та ЕПС при корекції структурно-функціонального стану печінки щурів з експериментальним цирозом може бути використано при розробці теоретичних основ нових і удосконалення існуючих методів лікування цирозу печінки.

Особистий внесок здобувача. Основні результати досліджень, які наведені в дисертації, одержані здобувачем особисто. Автором дисертаційної роботи особисто проведений аналіз наукових джерел з досліджуваної проблеми та їх узагальнення, виконана експериментальна частина роботи, проведені первинний аналіз отриманих результатів, їх інтерпретація та зроблені попередні висновки. Спільно з науковим керівником докт. мед. наук, проф. Б.П.Сандомирським сформульовані мета і завдання досліджень, інтерпретовані результати, представлені в роботі, та зроблені остаточні висновки.

При виконанні експериментальних досліджень були використані екстракти кріоконсервованих фрагментів печінки новонароджених поросят та селезінки свиней, надані с.н.с., докт. біол. наук С.Є. Гальченком (Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України). При виконанні окремих розділів методичну та консультативну допомогу надали співробітники Інституту проблем кріобіології і кріомедицини НАН України кандидати біол. наук Л.М. Тининика, І.В. Слета, В.С. Марченко та Д.Г. Луценко.

В опублікованих із співавторами працях особистий внесок дисертанта полягає:

- у роботах [4, 7, 8, 10, 11, 12] - у моделюванні цирозу печінки у щурів, проведенні хірургічного втручання та введенні екстрактів, дослідженні стану мікроциркуляторного русла печінки в залежності від умов експерименту;

- у роботі [5] - у моделюванні цирозу печінки у щурів, проведенні хірургічного втручання та введенні екстрактів, аналізі гістологічних препаратів;

- у роботах [3, 6,] - у моделюванні цирозу печінки у щурів, проведенні хірургічного втручання та введенні екстрактів, виконанні біохімічних досліджень.

Апробація результатів дисертації. Основні результати теоретичних та експериментальних досліджень дисертаційної роботи розглядалися на засіданнях і наукових семінарах в ІПКіК НАН України (2004-2007); Міжнародній науково-практичній конференції “Новое в практической медицинской криологии“ (Москва, 2004); Всеукраїнській науково-практичній конференції “Ліки - людині“ (Харків, 2004); щорічній конференції молодих вчених “Холод в біології і медицині” (ІПКіК НАН України, Харків, 2005); Ювілейному VIII з’їзді Всеукраїнського лікарського товариства (Івано-Франківськ, 2005); Конференції з міжнародною участю “Актуальные проблемы и достижения криобиологии и криомедицины. Структурная и функциональная организация стволовых клеток в условиях действия низких температур“ (Харьков, 2005); VII Міжнародній конференції молодих онкологів “Сучасні проблеми експериментальної і клінічної онкології“ (Київ, 2006); Міжнародній конференції “Cryo-2006, Society for low Temperature Biology” (Гамбург, 2006); XI Конгресі світової федерації українських лікарських товариств (Полтава, 2006); науково-практичній конференції “Профілактика, діагностика та лікування – основні складові терапії“ (Харків, 2006); Всеукраїнській науково-практичній та навчально-методичній конференції “Фундаментальні науки - хірургії“(Полтава, 2007).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 12 наукових праць, серед яких 4 статті у фахових наукових виданнях та 8 тез доповідей у збірниках наукових праць міжнародних, науково-практичних конференцій, з’їздів та конгресів; без співавторів – 3 публікації.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 149 сторінках друкованого тексту, з них 123 сторінки основного змісту. Дисертація має вступ, основну частину (огляд літератури, матеріали і методи дослідження, результати власних досліджень і їх обговорення), аналіз та узагальнення результатів, висновки. Список використаної літератури (233 джерела) подано на 26 сторінках. Роботу проілюстровано 9 таблицями та 30 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали і методи дослідження

Експерименти були проведені на 398безпородних білих щурах-самцях масою 250-300 г. відповідно до «Загальних принципів експериментів на тваринах», схвалених ІІ Національним конгресом з біоетики (Київ, 2004 р.) і узгоджених з положеннями «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних і інших наукових цілей» (Страсбург, 1985).

Щури з експериментальним цирозом були поділені на такі групи:

1 (контроль) - тварини, яким не проводили лікування цирозу печінки (110 щурів);

- тварини після кріодеструкції 8-10% печінки (85 щурів);

- тварини, яким протягом 3-х діб в черевну порожнину вводили по 1 мл суміші екстрактів кріоконсервованих фрагментів печінки новонароджених поросят і селезінки статевозрілих свиней (ЕПС) (87 щурів);

- тварини після кріодеструкції 8-10% печінки, яким протягом 3-х діб в черевну порожнину вводили по 1 мл ЕПС (91 щур).

Групу норми склали 25 тварин.

Експериментальну патологію печінки моделювали введенням 40%-го розчину тетрахлорметану (Б.П.Сандомирський, Н.С. Сігал, К.В. Дубровський, 1992). Смертність складала близько 35% від загальної кількості експериментальних тварин.

Кріодеструкцію циротично зміненої печінки здійснювали на 5-ту добу після закінчення введення тетрахлорметану. Тварин піддавали наркозу, здійснювали серединну лапаротомію, на лівій латеральній частці печінки виконували кріодеструкцію за допомогою автономного азотного кріоінструмента з діаметром аплікатора 2,0 мм та температурою на поверхні –120^о С. Кріовплив протягом 2 хв призводив до утворення зон заледеніння, що становили 8-10% загальної маси органа. Рану черевної порожнини ушивали пошарово з дотриманням правил асептики.

В роботі використані водно-сольові екстракти, одержувані з кріоконсервованих фрагментів печінки новонароджених поросят і селезінки статевозрілих свиней з вмістом поліпептидів 100 мкг/мл (С.Є. Гальченко, 2004).

Мікрогемоциркуляцію досліджували методом вітальної мікроскопії (І.В. Слета, 2002), який дозволяє оцінити швидкість кровотока, визначити діаметр і контури внутрішньої і зовнішньої стінок мікросудин, кількість функціонуючих мікросудин, взаємодію формених елементів крові. Прижиттєву мікроскопію печінки здійснювали за допомогою контактного мікроскопа Люмам К-1 в режимах поляризації і люмінесценції.

Внутрішньовенне введення флюоресцеїну натрію (ураніну) дозволило охарактеризувати стан кровотока і транспорт ураніну в органі. Розподіл мітки в печінці та інтенсивність її світіння оцінювали візуально при мікроскопії або на фотознімках об'єкта, одержаних за допомогою цифрового фотоапарата Sony.

Для дослідження мікрогемоциркуляції відеореєстрацію мікросудин печінки з об'єктива мікроскопа Люмам К-1 проектували на чорно-білу телекамеру Panasonic VC 45 BSHRX-12 і вводили в комп'ютер в режимі on line. Аналіз одержаних зображень проводили за допомогою комп'ютерної програми «FRAM», призначеної для розрахунків морфометричних характеристик об'єкта (Д.Г. Луценко и др., 2005).

Інтегральним показником стану мікрогемоциркуляції органа може слугувати фрактальна розмірність D, за якою визначаються мікроархітектоніка судинного русла, діаметр судин, швидкість і характер кровотока, а також стан формених елементів крові в судинах. Значення D розраховували як кутовий коефіцієнт прямої, що апроксимує залежність кількості пікселів заданого забарвлення біооб'єкта від площі рамки, до якої вони потрапляють (Б. Мандельброт, 2002; Д.Г. Луценко, 2005).

Для гістологічних досліджень фрагменти печінки фіксували в 10%-му нейтральному формаліні з подальшою заливкою в парафін. Одержані з парафінових блоків зрізи завтовшки 6-8 мкм забарвлювали гематоксиліном і еозином для отримання оглядових гістологічних препаратів. Стан сполучної тканини оцінювали в препаратах, забарвлених пікрофуксином по ван Гізон для виявлення колагенових волокон (О.В.Волкова и др., 1982).

Вміст ТБК-активних продуктів (ТБКАП)в сироватці крові визначали спектрофотометрично (В.В. Меньшикова, 1987).

Активності аланін- і аспартатамінотрансфераз (АлАТ і АсАТ) досліджували за методом Райтмана-Френкеля за допомогою стандартних наборів виробництва НПП "Фелісит діагноста" (Дніпропетровськ, Україна).

Статистичну обробку результатів проводили параметричним методом Фішера-Стьюдента з використанням t-критерію або непараметричним методом ANOVA. Кількісні дані в тексті дисертації представлені в середніх величинах і середніх квадратичних похибках. Для статистичної обробки результатів використовували пакет програм Statistica for Windows 5.1.

Результати власних досліджень та їх обговорення

Особливості мікроциркуляції крові в циротично зміненій печінці після кріогепатодеструкції, введення ксеноекстрактів кріоконсервованих фрагментів печінки і селезінки та їх поєднаної дії. Через 2 місяці з початку введення гепатотропної отрути щури були мляві, малорухомі, мали на череві пожовтілий смух. При макроскопічному дослідженні їхня печінка мала темно-бурий кольор, була щільна, пружна, горбиста, з нерівним краєм. У черевній порожнині визначалася асцитна рідина.У інтактних тварин печінка була бурого кольору, гладенька, еластична, з рівними краями.

Дослідження мікроциркуляції крові в печінці інтактних тварин показали, що кровоток в мікросудинах венулярного типу був швидкий, безперервний, гомогенний, із збереженням пристінного плазматичного шару. Функціонуючі синусоїди мали нормальне наповнення, їх діаметр складав 9,28±2,18 мкм. Термінальні печінкові венули мали середній діаметр 18,75±2,51 мкм. Відносна площа судинного русла у полі зору – 52,5±1,6 %.

Метод прижиттєвої мікроскопії в режимі люмінесценції дозволив досліджувати не тільки стан мікросудин печінки, але й жовчних канальців в поверхневих шарах паренхіми органа. Як люмінесцентну мітку застосовували внутрішньовенно введений 2% -й розчин ураніну. Його максимальне світіння в термінальних печінкових венулах спостерігалося в перші 5-10 хв після ін'єкції, потім уранін виходив за межі мікросудин, викликаючи однорідне світіння паренхіми. У наступні 10 хв флюоресціююча мітка проникала в жовчні канальці, внаслідок чого вони ставали видимими для спостереження. У нормальній печінці жовчні канальці утворювали рівномірну мережу з яскравим світінням.

Мікрогемоциркуляторне русло печінки щурів після двомісячного введення тетрахлорметану (1 група) відповідало картині цирозу печінки. При цьому спостерігалися різке зменшення кількості функціонуючих синусоїдів і присутність феномена звивистості. Діаметр термінальних портальних венул був зменшений, а діаметр печінкових венул – значно збільшений. Відносна площа судинного русла була вдвічі менша за норму і становила 27,35±2,92% у полі зору. Спостерігалася значна кількість шунтуючих судин. Порушення мікрогемоциркуляції виявлялося також у внутрішньосудинній агрегації еритроцитів, уповільненні кровотока, виключенні з кровотока частини синусоїдів. При введенні розчину ураніну виявлялись зміни в архітектоніці жовчних канальців. При цирозі спостерігалось різке зменшення жовчних канальців в полі зору, вони були потовщені, випрямлені, без сітчастої структури.

Біомікроскопічні дослідження печінки були проведені на 7, 14 та 30-ту добу з початку експерименту.

На 7-му добу печінка тварин усіх експериментальних груп була щільною, бурою, підтягнутою до діафрагми. Порушення архітектоніки мікроциркуляторного русла печінки, які були викликані експериментальним цирозом, зберігалися у всіх групах тварин. Статистично достовірних відмінностей в основних морфологічних показниках мікроциркуляторного русла не виявлено.

На 14-ту добу печінка дослідних тварин 2 та 3 груп була більш еластичною, ніж в контролі (1 група). В черевній порожнині спостерігалася невелика кількість асцитної рідини. У мікроциркуляторному руслі визначалося збільшення площі судин із швидким струменевим кровотоком, агрегація еритроцитів була відсутня. Статистично вірогідних відмінностей між досліджуваними показниками не виявлено (рис.1, табл. 1).

У тварин 4 групи, де кріодеструкція частини печінки була поєднана з введенням екстрактів, зникала звивистість синусоїдів, яка характерна для цирозу, збільшувалася кількість функціонуючих мікросудин.

Інтерпретацію даних щодо фрактальної розмірності проводили на основі положення теорії узагальненого броунівського руху. При цьому, якщо D ~ 1,0, то мікроциркуляція характеризується ламінарним рухом крові, а мікроангіоархітектоніка має чітко окреслену, згладжену топологію, евклідову геометрію судинного русла. Якщо D=1,5, то функціональна мікроангіоархітектоніка абсолютно стохастична, рух крові безладний, нерівномірний, а геометрія судин нагадує фіксовані траєкторії руху броунівських частинок, нетрадиційно хаотична.

Таблиця 1

Параметри мікроциркуляторного русла печінки щурів на 14-ту добу дослідження

Розраховане нами значення фрактальної розмірності D в нормі дорівнює 1,29, що відповідає складній фракталоподібній архітектурі мікросудин печінки, які повинні забезпечувати максимальний контакт з гепатоцитами (див. табл. 1).

Розвиток цирозу, поява безсудинних зон внаслідок некротизації ділянок печінки, різка зміна архітектоніки мікросудин (розширення


8-09-2015, 21:55