Особенности метаболизма в стенке желудка и тощей кишки при моделировании ожога слизистой желудка

Д.м.н., проф. Сопуев А.А., Мамбетов А.К., к.м.н., доц. Сыдыгалиев К.С.

Национальный хирургический центр, Бишкек, Кыргызская Республика

Мнение различных авторов о частоте поражения слизистой оболочки желудка, ДПК и тонкой кишки после ожогов неоднозначны. В литературе имеются лишь единичные работы по изучению структуры слизистой оболочки тонкой кишки при кишечной непроходимости и перитоните, указывающие на прогрессирующие деструктивные изменения эпителиоцитов с нарушением их ферментообразовательной функции и пристеночного пищеварения.

Цель. Изучить характер и направленность синхронных ультраструктурных и метаболических нарушений в стенке желудка и тощей кишки при моделировании ожога слизистой желудка.

Материал и методы исследования. Проведено 2 серии экспериментов на 20 взрослых беспородных собаках обоего пола массой 5-15 кг в соответствии с международными требованиями гуманного отношения к экспериментальным животным. Ожог слизистой желудку осуществляли водой, нагретой до 850С, которая вводится в полость желудка через гастротомическое отверстие в количестве 600 см 3 на 20-25 сек.

На 4-е сутки после ожога слизистой желудка на фоне капельного вливания 0,9% р-ра NaCl собаке давали вводный наркоз кетамином в дозе 0,1 мл/кг массы тела. После наступления наркозного состояния собак укладывали на спину и фиксировали в таком положении на операционном столе. Затем немного расширив устье энтеростомы на расстоянии 5-6 см от ее края брали кусочек слизистой. Эту манипуляцию повторяли и на 8-е сутки после ожога слизистой желудка.

Для гистохимических исследований готовились срезы толщиной 7-10 мкм на криостате при -20оС. Определяли активность СДГ тетразолиевым методом по Loida, активность ПО диаминобензидиновым методом по Graham, активность ЩФ по Аккерманы. Оценка гистохимических реакций проводили полуколичественным методом по Keploy.

Биоптаты желудочной и тонкокишечной тканей получены в динамике. Одну часть кусочков помещали в фиксирующие жидкости: 10%-ный раствор нейтрального формалина для исследования активности ПО. Далее активность ПО определена диаминобензидиновым методом по Graham. Другую часть кусочков почек замороживали в криостате при температуре-30о, производили срезы и на свежезамороженных срезах толщиной 10 мкм гистохимически выявляли активность фермента цикла Кребса – СДГ тетразолиевым методом по Loida.

Кроме визуальной оценки ферментативных реакций, параллельно изучали активность следующих ферментов: определяли количественно, цитоплазматический фермент СДГ колориметрическим методом в аппарате анализатор Sinchron фирмы «Beckman» (США), КФ и ЩФ - колориметрическим методом по Боданскому. При этом было использован анализатор «Screen Master» фирмы «Hospitex Diagnostics» (Италия) с применением реактивов фирмы «Randox» (Великобритания).

Материалы для гистохимических (активность СДГ и ПО) и патобиохимических (ЩФ и КФ) исследований активности ферментов получен в виде биопсии в сроки: в момент лапаротомии, на 4-е и 8-е сутки после моделирования острой хирургической патологии.

Результаты и их обсуждение. Динамика ЩФ. Имеются сведения о том, что при ожоге слизистой желудка в течение 10-20 дней обнаруживается картина острого воспалительного процесса, степень которого зависит как от характера и срока воздействия термического агента на слизистую.

На 4-е сутки ожога слизистой желудка активность ЩФ высокая (+++). На наш взгляд, повышенная активность фермента свидетельствует о грубых расстройств структуры клеток эпителия желудочных ворсин, о нарушении целостности цитоплазматических их мембран.

Сниженный метаболизм клеток слизистой желудка обусловлен отеком, лейкоцитарной и лимфоцитарной инфильтрацией стенки желудка, что нами установлено на основании гистологических и ультраструктурных исследований. Нами говорилось о том, что повышенное слизеообразование на фоне атонии стенки желудка носит приспособительный характер.

Думается, наступивший адаптационный гастростаз так или иначе отражается на уровне органного кровотока, причем, главным образом, в сторону снижения его уровня. Развивающейся при этом гипоксия эпителиального покрова желудка отражается в свою очередь на процессе формирования первичного пищевого комка.

Таким образом, в первые 4 суток после ожога слизистой желудка в его стенке развивается резко выраженный воспалительно-дегенеративный процесс, что конечно же обуславливает нарушение всех функций желудка.

На 8-е сутки после ожога слизистой желудка активность ЩФ слабая, составляя 0,288±0,014, что, на наш взгляд, свидетельствует о том, что в условиях регенерации структурная целостность клеток восстанавливается. Таким образом, за недельный срок отмечается постепенное восстановление функции желудка, а следовательно и качество первичного пищевого химуса.

Динамика КФ. Мы проследили динамику КФ в желудочной стенке. На 4-е сутки после моделирования ожога слизистой желудка активность КФ высокая (+++). Таким образом, надо полагать, на 4-е сутки наблюдения имеет место грубое нарушение проницаемости мембран клеток ворсиночного покрова слизистой желудка, сопровождающейся вымыванием КФ в межклеточное пространство.

На 8-е сутки после моделирования ожога слизистой желудка активность ферментов КФ расценивается как умеренная (++). Между тем, такая динамика статистически не достоверна (Р>0,05). В то же время, в сравнении с нормальным значением показатель активности фермента статистически достоверно повышенная (Р<0,05).

И если высокая активность КФ является гистохимическим признаком нарушения целостности цитоплазматических мембран эпителиальных клеток, выстилающих желудочные ворсины, то надо признать факт замедленного восстановления структурной целостности, а, следовательно, и нормализации метаболического процесса в клетках ворсиночного эпителия.

Динамика СДГ. На 4-е сутки после моделирования ожога слизистой желудка активность СДГ низкая (-+), а это, между тем, является гистохимическим признаком угнетения метаболических процессов, накопления межуточных продуктов, нарушения целостности цитоплазматических мембран.

Даже на 8-е сутки после моделирования ожога слизистой желудка активность СДГ остается на прежнем уровне (Р<0,05). Следовательно, метаболизм в стенке желудка остается резко нарушенной, что, безусловно, обуславливает недостаточную функцию желудка.

Динамика ПО. На 4-е сутки после моделирования ожога слизистой желудка отмечается низкая активность ПО (-+). Следовательно, процессы ПОЛ заторможены со всеми вытекающими отсюда патофизиологическими последствиями, а именно нарушение проницаемости цитоплазматических мембран, некробиоз клеток и пр.

На 8-е сутки после моделирования ожога слизистой желудка активность ПО не восстанавливается. Таким образом, существует определенный параллелизм между активностью СДГ и ПО, свидетельствующие о грубом нарушении функциональной полноценности клеток, выстилающих желудочные ворсины.

Таким образом, динамика изучаемых ферментов показывает, что, в первые 4 суток в стенке желудка, отмечается снижение метаболизма клеток. Их можно рассматривать как следствие отека, лейкоцитарной и лимфоцитарной инфильтрации стенки желудка, сопровождающихся повышением процесса слизеообразования, атонии стенки желудка.

Все сказанное ведет, как известно, к гастростазу со всеми вытекающими отсюда патофизиологическим следствиями, а именно к снижению уровня тканевого кровотока, гипоксии клеток, развитие в них воспалительно-дегенеративных процессов.

Отсюда вымывание лизосомального фермента, накопление межуточных продуктов обмена веществ, нарушения процессов переоксидации липидов и как следствие последнего нарушение проницаемости клеточных мембран.

Между тем, даже к концу недели эти процессы имеют место в стенке желудка, что следует учитывать при оценке степени восстановления функциональной полноценности желудка после его ожога.

Метаболизм в стенке тощей кишки при ожоге слизистой желудка. Динамика ЩФ. В контрольной группе в слизистой оболочке тощей кишки активность ЩФ равнялась 0,252 ±0,032. На 4-е сутки после моделирования ожога слизистой желудка активность ЩФ достоверно резко повышается до 0,922±0,012 (Р<0,05). В целом, в этот срок активность ЩФ нами расценивается как высокая (+++).

В нашем примере активность фермента в указанный срок достоверно выше нормы более чем в 3,5 раза (Р<0,05). Следовательно, уже на 4-е сутки после термического поражения слизистой желудка нарушается пропорциональное сопряженное всасывание, прежде всего, углеводов, нарушается процесс рециркуляции веществ, затягивается процесс модификации и удержания постоянства состава химуса.

По нашему мнению, низкая активность ЩФ является показателем торможения потребности клетки в энергии, снижении диффузионных процессов в энтероците. Между тем, именно эти процессы лежат в основе нарушения двух разнонаправленных процессов в тощей кишке: с одной стороны, всасывание, а с другой – секреция и транссудация.

Следовательно, низкая ферментная активность на 4-е сутки после ожога слизистой желудка свидетельствует о развитии ЭН в организме экспериментальных животных, что характеризуется снижением темпа поступления питательных веществ, а, следовательно, и нарушении постоянства внутренней среды организма.

В динамике и в сравнении с контролем высокая активность ЩФ в ишемизированной кишке свидетельствует, по нашему мнению, о преимущественном нарушении компонента всасывания. Понижение метаболической потребности тканей, видимо происходит под влиянием гипоксии. В генезе гипоксии большую роль играет снижение моторики кишечника, так как это отражается снижением уровня кровоснабжения стенки кишечника.

В сравнении с контролем сравнительно высокая активность ЩФ в ишемизированной кишке, возможно, связано с дополнительным вымыванием фермента из ткани кишечника и, несмотря на воздействие гипоксии, более интенсивным протеканием процесса гликолиза.

На 8-е сутки после ожога слизистой желудка активность ЩФ достоверно снижается, составляя 0,456±0,022, что, на наш взгляд, свидетельствует о том, что в условиях регенерации структурная целостность энтероцитов восстанавливается. Сказанное создает условие для ликвидации дисбаланса между процессом всасывания веществ и секреторной деятельностью тощей кишки.

Естественен вопрос – низкая активность ЩФ в большей мере свидетельствует о нарушении, какого из указанных компонентов кишечного пищеварения? Как известно, ЩФ катализирует в щелочной среде расщепление эфиров ортофосфорной кислоты на спирт и фенолы. Следовательно, низкая активность фермента отражается на процессе завершении стадии гидролиза и транспорте образующихся мономеров.

Динамика КФ. В контрольной группе в слизистой оболочке тощей кишки активность КФ равнялась 0,156±0,022. Известно, что этот фермент также как и ЩФ катализирует расщепление эфиров ортофосфорной кислоты на спирты и фенолы, но, однако, в кислой среде.

Фермент локализуется преимущественно в лизосомах клеток. Доказано, что активность его особенно высока в печени, почках, селезенке, тонком кишечнике и надпочечнике. КФ в тонком кишечнике катализирует процесс расщепление белков до аминокислот. На 4-е сутки после моделирования ожога слизистой желудка активность лизосомального фермента резко возрастает (0,264±0,031), в среднем в 2,8 раза, в сравнении с нормой (Р<0,05).

На наш взгляд, этот факт свидетельствует о повышенной проницаемости лизосомальных мембран и, как следствие, «залповом» выходе фермента в цитозоль. Следовательно, на 4-е сутки после ожога слизистой желудка есть основание говорить о грубых нарушениях в структуре энтероцитов с их некробиозом.

На 8-е сутки после ожога слизистой желудка активность ферментов КФ в кишечной стенке снижается до 0,236±0,020 в сравнении с предыдущим сроком исследования, но достоверно выше нормы (Р<0,05 и Р<0,05). На наш взгляд, такая динамика свидетельствует о тенденции к восстановлению структурной целостности и нормализации метаболического процесса в энтероцитах.

Однако, судя по тому, что активность КФ еще остается в 1,5 раза выше нормального значения можно допустить, что еще сохраняются факторы, приводящие к истощению энергетических запасов клеток. В этих условиях дисбаланс между процессом всасывания веществ и секреторной деятельностью тощей кишки, вероятно, сохраняется, а потому состав первичного химуса в этот срок не стабилен. Таким образом, даже на 8-е сутки после ожога слизистой желудка сохраняются признаки ЭН.

Динамика СДГ. В контрольной группе активность СДГ тонкого кишечника расценивалась нами как слабая (+). На 4-е сутки после моделирования ожога слизистой желудка выявляется слабая активность СДГ (+), что, на наш взгляд, свидетельствует о снижении обмена веществ в энтероцитах, понижение всех ферментативных процессов анаэробного гликолиза, а также процессов перекисного окисления липидов.

Даже на 8-е сутки после моделирования ожога слизистой желудка активность СДГ расценивается как умеренная (++). По-прежнему, размеры и количество диформазана и диаминбензидиного коричневого снижены. В препарате интенсивность окраски остается слабой до бледно-коричневого цвета.

Следовательно, метаболические процессы в энтероцитах остаются сниженными, но по сравнению с предыдущим сроком уже появляется тенденция к некоторой активизации метаболизм клеток, нормализации окислительно-восстановительного потенциала энтероцитов. Таким образом, даже в недельный срок при ожоге слизистой желудка имеет место ЭН.

Динамика ПО. В контроле активность ПО в кишечнике была нормальной (+++). На 4-е сутки после экспериментального моделирования ожога слизистой желудка активность ПО нами расценивалась как слабая (+). Низкая каталитическая активность ПО обуславливает резкое замедление процессов ПОЛ и торможение образование перекисей, который, кстати, является промежуточным цитотоксическим радикалом.

На 8-е сутки после экспериментального моделирования ожога слизистой желудка активность ПО нами расценивалась как умеренная (++), а это, как уже подчеркивалось выше свидетельствует о продолжающейся недостаточной активности обмена веществ, а также всех ферментативных процессов анаэробного гликолиза, процессов ПОЛ.

Следовательно, даже на 6-е сутки сохраняется причина структурных и функциональных нарушений в энтероцитах, что не может не отразится на функции тонкого кишечника в целом.

Таким образом, даже в недельный срок при ожоге слизистой желудка сохраняется функциональная неполноценность тонкого кишечника. В первые 4 суток после ожога в стенке желудка развивается выраженный воспалительно-дегенеративный процесс, а высокая активность ЩФ, КФ и, наоборот, низкая активность СДГ и ПО свидетельствуют о структурных нарушениях в клетках эпителия желудочных ворсин, включая деструкцию цитоплазматических мембран и угнетение метаболизма. Эти синхронные нарушения обуславливают дисфункцию желудка, включая выработку соляной кислоты и поддержание кислой среды для переваривания пищи и формирования первичного пищевого химуса.

В первые 4 суток в тонком кишечнике наступает прогрессирующее нарушение микроциркуляции, сопровождающихся дистрофией эпителиоцитов, органоидов, очаговым лизисом и фрагментацией микроворсинок. Причем, высокая активность ЩФ свидетельствует о преимущественном нарушении компонента всасывания, а угнетение активности СДГ и ПО - о понижение всех ферментативных процессов анаэробного гликолиза, включая ПОЛ. Эти синхронные нарушения лежат в основе расстройства всасывания, а также процесса модификации и удержания постоянства состава химуса.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1. ДПК - Двенадцатиперстная кишка
2. КФ - Кислая фосфотаза
3. ПО - Пероксидаза
4. ПОЛ - Перекисное окисление липидов
5. СДГ - Сукцинатдегидрогеназа
6. ЩФ - Щелочная фосфотаза
7. ЭН - Энтеральная недостаточность