Статья по теме:
Моделирование распространенного гнойного перитонита
Чепурных Е.Е., Шурыгина И.А., Фадеева Т.В., Григорьев Е.Г., ФГБНУ Иркутский научный центр хирургии и травматологии, ФГБОУ ВО «Иркутский государственный медицинский университет» Минздрава России
Гнойно-воспалительные заболевания брюшной полости - распространенная медицинская проблема, приводящая к летальности почти в 90% случаев. Перитонит занимает первое место в структуре гнойных осложнений в хирургии. Несмотря на развитие медицинских технологий прогнозирования и лечения гнойного перитонита, послеоперационная летальность не имеет тенденции к снижению. До сих пор не прекращаются исследования, направленные на поиски оптимального метода лечения гнойного перитонита, а для этого необходима легко воспроизводимая экспериментальная модель гнойно-воспалительного процесса брюшной полости. В настоящий момент известны различные экспериментальные модели гнойного перитонита с использованием повреждения полых органов, введением полимикробных взвесей в брюшную полость и комбинации факторов повреждения. Современные тенденции моделирования гнойного перитонита направлены на максимальное приближение модели к действующим хирургическим технологиям. В обзоре проведены анализ и систематизация различных способов моделирования гнойно-воспалительного процесса в брюшной полости с применением различных факторов. Рассмотрены преимущества и недостатки существующих на современном этапе экспериментальных моделей распространенного гнойного перитонита. Разнообразие предложенных экспериментальных моделей распространенного гнойного перитонита отражает нерешенность проблемы и перспективность направления для научных изысканий.
Ключевые слова: брюшная полость, перитонит, эксперимент, модель, микробная взвесь.
MОDELING OF DIFFUSE PURULENT PERITONITIS
Chepurnykh E.E., Shurygina I.A., Fadeeva T.V., Grigorev E.G., FGBNUIrkutsk Scientific Centre of Surgery and Traumatology, FGBOU VO Irkutsk State Medical University, Irkutsk
Pyoinflammatory diseases of the abdominal cavity is a common medical problem, leading to mortality in up to 90% of cases. Peritonitis takes the first place in the structure of purulent complications in surgery. Despite the development of medical technologies for predicting and treating purulent peritonitis, postoperative mortality has no tendency to decrease. Until now, studies aimed at finding the optimal method for the treatment of purulent peritonitis have not stopped, and this requires an easily reproducible experimental model of the pyoinflammatory process of the abdominal cavity. Currently, various experimental models of purulent peritonitis are known that use damaging hollow organs, the introduction of polymicrobial suspensions into the abdominal cavity, and combinations of damaging factors. The advantages and disadvantages of the currently existing experimental models of widespread purulent peritonitis are considered. Current trends in the modeling of purulent peritonitis are aimed at maximizing the approximation of the model to existing surgical technologies. In the review, an analysis and systematization of various methods for modeling the pyoinflammatory process in the abdominal cavity using various factors is carried out. The variety of proposed experimental models of diffuse purulent peritonitis reflects the unsolved problem and the promising direction for scientific research.
Keywords: abdominal cavity, peritonitis, experiment, model, microbial suspension.
Введение
Перитонит, несмотря на совершенствование вопросов ранней диагностики, разработку эффективных методов лечения, занимает одно из первых мест в структуре гнойно-воспалительных осложнений и является непосредственной причиной летальности 50-86% больных после абдоминальных операций [1, 2].
Ежегодно в России выполняется более 300 000 операций по поводу острых хирургических заболеваний и травм органов брюшной полости. У 15-25% больных течение этих заболеваний осложняется перитонитом [3].
Лечение тяжелых форм перитонита до настоящего времени продолжает оставаться одной из наиболее сложных проблем современной клинической медицины, в связи с чем особое значение имеет изучение факторов прогрессирования эндогенной интоксикации при остром перитоните с целью своевременного патогенетического влияния на них [4, 5].
Перитонит является полиэтиологичным заболеванием, его причиной может стать любое нарушение целостности или проницаемости стенок органов желудочно-кишечного тракта. Этиология заболевания связана с самой разнообразной флорой, среди которой присутствуют как аэробные, так и анаэробные микроорганизмы [6, 7]. Для изучения патогенетических механизмов развития, а также для разработки способов профилактики и лечения существует множество экспериментальных моделей гнойно-воспалительного процесса в брюшной полости.
Цель исследования: проведение анализа экспериментальных моделей распространенного гнойного перитонита на основании литературных данных.
Основная часть
гнойный перитонит брюшной полость
Одним из основных условий при разработке экспериментального перитонита считаются воспроизводимость и однотипность развития заболевания, что, несомненно, влияет на результаты проводимого экспериментального исследования. В настоящий момент существуют разнообразные экспериментальные модели распространенного перитонита, но все они имеют свои преимущества и недостатки [8].
Известные экспериментальные модели перитонита можно разделить на несколько групп: первая - с использованием бактериального загрязнения брюшной полости культурами патогенных микроорганизмов или путем вскрытия просвета толстой кишки [9, 10]; вторая - наложение лигатур на кишку, введение в брюшную полость, полость кишки инородных тел [10-12]; третья - сочетание первой и второй методик [9, 12].
Нами проанализированы экспериментальные работы по моделированию гнойного перитонита, приближенные по течению заболевания к реальным клиническим проявлениям.
Предложено множество моделей с введением в брюшную полость экспериментальных животных микробных взвесей. При бактериологических исследованиях установлено, что распространенный гнойный перитонит в большинстве случаев вызывается смешанной аэробно-анаэробной флорой [13]. Аэробная микрофлора обычно представлена семейством энтеробактерий и кокковой флорой, анаэробная - грамотрицательными неклостридиальными бактериями (бактероидами и фузобактериями), при этом в большинстве случаев преобладает анаэробная микрофлора [14-16]. Таким образом, при выборе инфекционного агента для моделирования распространенного гнойного перитонита наиболее часто используются кишечная палочка, энтерококк, стафилококк, синегнойная палочка и бактероиды, в некоторых случаях - пепто- и стрептококки.
Так, D.H. Ahrenholz, R.L. Simmons (1980) проводили исследование по использованию Escherichia coli для моделирования перитонита. Доказано, что взвесь Escherichia coli в физиологическом растворе при внутрибрюшинном введении животным (крысам) вызывает развитие сепсиса и приводит к 100%-ной летальности. При этом при имплантации фибринового сгустка, содержащего Escherichia coli (ЛД 50=5-7*10 8 колониеобразующих единиц/мл), 10-дневная летальность составила 90%. Полученная модель позволила изучать течение перитонита и применение новых лекарственных средств [17].
Y.C. Ren с соавторами (2016) показали в эксперименте влияние различных концентраций культуры Escherichia coli на индукции бактериального перитонита. Мышам внутрибрюшинно вводили 1,0 мл препаратов Escherichia coli, содержащих 0,4, 0,8, 1,6 и 2,4 * 10 8 КОЕ/мл в стерильном физиологическом растворе соответственно. Выживаемость мышей контролировали каждые 4 ч в течение 4 суток. Примерно через 6 ч после заражения у 10 мышей, получивших 2,4 * 10 8 КОЕ E. coli , 8 из 10 мышей - 1,6 * 10 8 КОЕ Escherichia coli, и 5 из 10 мышей, получивших 0,8 * 10 8 КОЕ E. coli, начали проявляться множественные неврологические симптомы, включая подавленное поведение, ступенчатую походку и дрожь, но эти явления не наблюдались у всех 10 мышей, получавших 0,4 * 10 8 КОЕ Escherichia coli. Через 72 ч после заражения 80%, 60% и 40% мышей, инфицированных 2,4, 1,6 и 0,8 * 10 8 КОЕ Escherichia coli соответственно, умерли, но все же 100% мышей, которые были инфицированы 0,4 * 10 8 КОЕ E. coli, выжили. Результаты показали, что инфицирование E. coli в дозах 1,6 * 10 8 КОЕ и 2,4 * 10 8 КОЕ могло вызвать септический перитонит у мышей [18].
Известна модель гнойного перитонита, включающая внутрибрюшинное введение микробной аэробно-анаэробной взвеси Escherichia coli и Bacteroides fragilis. Экспериментальному животному (собаке) в стерильных условиях шприцем с толстой иглой в верхний этаж брюшной полости вводят двухкомпонентную взвесь, состоящую из равных количеств Escherichia coli и Bacteroides fragilis, в дозах 2-4 млрд микробных ЕД на 1 кг веса. Затем через 6-24 ч повторно вводят эту же смесь в таких же дозах в нижний этаж брюшной полости [19]. Ту же модель возможно воспроизвести у крыс [7]. Результаты использования модели показывают, что гибель лабораторных животных составляет не менее 90%, что обусловлено развитием острого тяжелого перитонеального сепсиса [20], и не позволяют изучать основные механизмы и динамику развития перитонита.
А.А. Глухов, И.Н. Банин (2000) предложили модель с внутрибрюшинным чрескатетерным введением микробной взвеси в брюшную полость экспериментального животного (собаки). Отличительной особенностью способа является предварительное введение в брюшную полость крови животного того же вида (7-10 мл/кг массы тела). Авторы основывались на том, что наличие крови в брюшной полости является отличным субстратом для последующего размножения микрофлоры. Установку катетеров в брюшную полость с целью воспроизведения распространенного гнойного перитонита проводят в отлогих местах брюшной полости (поддиафрагмальных пространствах, боковых каналах живота, малом тазу и в центральной части брюшной полости). По прошествии суток трехкратно, с шестичасовыми промежутками через катетеры вводят микробную взвесь, состоящую из Staphylococcus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa и Peptococcus в равных соотношениях. Трехкратное постепенное введение взвеси необходимо для исключения развития перитонеального сепсиса у животных. При первом введении объем взвеси составляет 50-55 млрд микробных ЕД /кг массы тела животного, при втором и третьем - по 20-25 млрд микробных ЕД/кг. Развитие клиники токсической стадии острого распространенного перитонита происходит в течение 36 ч от момента микробного заражения. Летальность составляет 90-95% в случае отсутствия необходимого лечения [21].
C. Stamme et al. (1999) предложили внутрибрюшинное введение суспензии Escherichia coli, Enterococcus и Staphylococcus в разных концентрациях - 0,125, 0,25, 0,5, и 1,0 мл/кг веса животного в объеме 0,3 мл. Уже в течение первых часов после заражения у животных появились признаки интоксикации, при этом двухдневная летальность колебалась от 33% до 70% в зависимости от концентрации микробной взвеси. При этом авторы отметили, что образуются интраабдоминальные абсцессы, которые являются причиной абдоминального сепсиса [22].
Некоторые авторы предлагают использовать в качестве инфекта каловые взвеси лабораторных животных. Так, Ю.Ю. Блинков с соавт. (2008) лабораторному животному (крысе) в брюшную полость вводили профильтрованную 10%-ную взвесь содержимого слепой кишки в изотоническом растворе хлорида натрия (1,0 мл на 100 г массы тела животного). Использовали каловую взвесь животного того же вида, при этом важно ввести взвесь сразу после приготовления, не позднее чем через 20 мин. При воспроизведении модели летальность на первые сутки составила 20%. К 14-м суткам, при введении профильтрованной 10%-ной каловой взвеси в дозе 0,5 мл на 100 г массы животного, она достигала 60%. Такая летальность позволяет использовать данный способ для изучения течения перитонита [23, 24].
В свою очередь, группа ученых под руководством M. Bauer (2011), пытаясь преодолеть недостатки различных моделей, разработала модель полимикробного перитонита у крыс на основе внутрибрюшинной инъекции определенного объема фекалий, полученных от трех здоровых невегетарианских доноров [25]. Технически модель относительно проста в исполнении. Суспензию стула 1,75 мл/кг веса тела разбавляли (1:4) физиологическим раствором и вводили канюлей 21G в брюшную полость. Уже через 2 ч после инъекции наблюдалось ухудшение состояния животных. Через 40 ч после заражения ни одно из животных не выжило. Предлагаемая модель показала гемодинамические и физиологические изменения, аналогичные таковым при гнойном перитоните, она воспроизводима и может быть стандартизирована. Эта модель также была исследована М. Lee et al. (2016), которые проанализировали эффекты увеличения объемов перитонеальных инъекций суспензии (5,0, 7,5, 10 и 15 мл/кг) слепой кишки и продемонстрировали дозозависимую смертность. Все крысы в группе 5,0 мл/кг выжили в течение 14 дней, тогда как все крысы в группе 15 мл/кг умерли в течение 24 ч. Выживаемость в группах 7,5 мл/кг и 10 мл/кг составила 60% и 30% соответственно [26].
Недостатком вышеуказанных способов является то, что для их использования нужно предварительно провести забор содержимого слепой кишки у животного для последующего приготовления инфицирующей смеси.
Несмотря на то что при перитоните микробный пейзаж очень разнообразен, Б.А. Рейс, А.Б. Рейс (2011) предложили выполнять инфицирование брюшины лабораторным животным (крысам) бактериальной культурой Escherichia coli «О-111» в дозе 14 млрд микробных тел на 100 г массы. Отличительной особенностью являлось внесение Escherichia coli в 20%-ный раствор маннитола. Введение в брюшную полость бактериальной культуры выполняли пункционно через иглу. Авторы описывают хорошую воспроизводимость распространенного перитонита с 7-суточной летальностью 100% [27].
В.А. Косинец (2011) описал метод моделирования распространенного гнойного перитонита, в котором использовали микробную смесь, состоящую из равных количеств аэробов (Escherichia coli, штамм 0111 К58 НИ С 130-53) и анаэробов (Bacteroides fragilis, штамм 323). Стерильным шприцем пункционно микробную смесь вводили в брюшную полость животных (кроликов) из расчета 6 млрд микробных тел на 1 кг массы. Модель разработана для изучения использования новых методов лечения распространенного перитонита [28].
В отличие от других исследователей, М.Ф. Заривчацкий с соавт. (2016) предложили использовать полимикробную смесь для получения распространенного перитонита. В эксперименте у крыс в брюшную полость вводили взвесь микробных культур (в объеме 20,0 мл на 1,0 кг веса животного из расчета 6 млрд микробных тел на 100 г веса животного) микроорганизмов Escherichia coli и Staphylococcus aureus, выделенных от больных острым аппендицитом, острым холециститом или острым панкреатитом, осложненным перитонитом, в следующем соотношении: Escherichia coli - 60% концентрации 3,6*109 микробных тел на 100 г веса животного, Staphylococcus aureus - 40% в концентрации 2,4 109 микробных тел на 100 г веса животного, с последующим введением культуральной питательной среды - мясопептонного бульона в конечном объеме до 20,0 мл на 1,0 кг веса животного [29].