Введение

В современной хирургии большое значение отводят синдрому системного воспалительного ответа. Ранее считалось, что такая реакция организма встречается лишь при различных инфекциях и сепсисе и сопряжена с инфекционным агентом. Однако сейчас известно, что его проявления могут встречаться и при множестве других заболеваний: травме, панкреатите, ожогах, кровопотере и др. [1, 2]. Этот синдром характеризуют как неадекватную генерализованную воспалительную реакцию в органах, не относящихся к первичному воспалительному очагу. Считается, что ведущим механизмом возникновения данного синдрома является неконтролируемое распространение в крови провоспалительных цитокинов [3—6]. В литературе представлены сведения о значимости эндогенной интоксикации, расстройств липидного обмена, повышения липазной и протеолитической активности, гипоксии, расстройств в системе гемостаза в поражении различных органов и систем при остром панкреатите [7, 8]. Однако пока нет обобщающих сведений по определению значимости каждого из этих факторов в поражении различных органов и систем при остром панкреатите, нет исчерпывающих данных по функционально-метаболическому состоянию тканевых структур жизненно важных органов под их влиянием, не установлены сроки их значительных нарушений [9—11]. Такого рода ассоциативные сведения помогут не только установить причины и значимость органных поражений в патогенезе и танатогенезе острого панкреатита, но и разработать оптимальные схемы его купирования [12].

Цель исследования — определение основных триггерных патогенетических механизмов на организменном и органном уровнях, приводящих к развитию полиорганной недостаточности при остром панкреатите тяжелой степени ранней фазы.

Материал и методы

Экспериментальный раздел включает опыты на 26 взрослых беспородных собаках обоего пола, которым моделировали тотальный панкреонекроз по способу В.М. Буянова и соавт. (1989): после лапаротомии шприцем из желчного пузыря выполняли забор желчи с последующим ее введением в паренхиму поджелудочной железы по 0,5 мл в 12 точках [13]. В контрольные этапы (1—6-е сутки) оценивали функциональное состояние ряда органов: кишечника — по выраженности энтеральной недостаточности при оценке уровня токсических продуктов в крови, притекающей к органу и оттекающей от него; печени — по активности цитолитических ферментов, содержанию билирубина в сыворотке крови; почек — по клубочковой фильтрации, канальцевой реабсорбции воды, уровню креатинина плазмы крови и мочи, мочевины, остаточного азота в плазме крови; легких — по оценке кислотно-основного состояния и газового состава крови при помощи микроанализатора ОР-215 Radelkis; сердца — по ЭКГ на электрокардиографе ЭК3Т-01-«Р-Д». Затем выполняли забор венозной крови, релапаротомию, при которой оценивали выраженность воспаления поджелудочной железы, производили биопсию ткани поджелудочной железы, кишечника, печени, почек, легких и сердца. После этого животное выводили из опыта путем введения летальной дозы тиопентала натрия. Животных содержали в условиях вивария с соблюдением правил и Международных рекомендаций Европейской конвенции по защите животных, используемых при экспериментальных исследованиях (Страсбург, 1986). Исследования одобрены локальным этическим комитетом (протокол №26 от 17.10.12). Все манипуляции, причиняющие животным боль, проводили под внутривенным обезболиванием с применением тиопентала натрия из расчета 0,04 г/кг массы тела.

Клинический раздел. Обследованы 53 больных острым панкреатитом тяжелой степени, поступившие в Республиканскую клиническую больницу имени С.В. Каткова (Саранск) и Клиническую больницу №8 Федерального медико-биологического агентства (Обнинск). Исследования проводили на основе информированного согласия больного в соответствии с международными этическими требованиями Всемирной организации здравоохранения (правила Good Clinical Practice — GCP), предъявляемыми к медицинским исследованиям с участием человека (Женева, 1993).

Среди пациентов было 33 (62,2%) мужчины и 20 (37,8%) женщин. Медиана возраста больных составила 45 лет, интерквартильный размах 25—75% — 30—59 лет. У 37 (69,8%) больных развитие заболевания было связано со злоупотреблением алкоголем, у 16 (30,2%) — с желчнокаменной болезнью или с погрешностью в диете.

При госпитализации объективная оценка тяжести пациентов определена при помощи шкалы АРАСНЕ II. Оценка в сумме составила 11,92±1,13 балла, что соответствует тяжелой форме. Для оценки тяжести острого панкреатита использованы и критерии первичной экспресс-оценки. К тяжелой форме заболевания относили наличие у пациента минимум 5 признаков из числа рекомендуемых для оценки тяжести острого панкреатита, что представлено Национальными рекомендациями по острому панкреатиту Российского общества хирургов (2014). Наличие органной недостаточности устанавливали на основании критериев модифицированной шкалы Marshall (2013) [14]. Оценка каждой из жизненно важных систем (дыхательной, сердечно-сосудистой и др.) 2 балла или более означала наличие органной недостаточности. Если у пациентов органная недостаточность продолжалась более 48 ч вне зависимости от наличия локальных или системных осложнений, их относили в группу с острым панкреатитом тяжелой степени.

У больных исследовали клинико-биохимические показатели, а также показатели, характеризующие эндотоксикоз, перекисное окисление липидов и фосфолипазную активность, состояние коагуляционно-литической системы и гипоксию. Всем пациентам при поступлении выполнили УЗИ печени, желчных путей, поджелудочной железы и эндоскопическое исследование пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки.

Методы исследования. Кроме рутинных лабораторно-инструментальных тестов пациентам проводили и специальные исследования: определяли уровень диеновых конъюгатов спектрофотометрическим методом [15], малонового диальдегида в реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой [16], изучали активность фосфолипазы A₂ титрометрическим методом [17], активность супероксиддисмутазы [18]. Уровень эндотоксинов оценивали по содержанию молекул средней массы и определению общей и эффективной концентрации альбумина флуоресцентным методом на специализированном анализаторе АКЛ-01 «Зонд» с последующим расчетом резерва связывания альбумина по формуле РСА=ЭКА/ОКА и индекса токсичности плазмы по формуле ИТ=ОКА/ЭКА–1 [19]. Содержание молочной кислоты определяли по реакции с параоксидифенилом. Уровень пировиноградной кислоты вычисляли при проведении реакции с 2,4-динитрофенилгидразином. Коэффициент гипоксии рассчитывали по формуле: количество молочной кислоты / количество пировиноградной кислоты. При исследовании состояния свертывающей системы крови использовали биохимические тесты и тромбоэластографию на аппарате TEG 5000 Thrombelastograph (USA). Коагуляционно-литический потенциал тканевых структур внутренних органов оценивали указанными тестами при добавлении в реагирующую смесь экстракта органов, полученного способом В.П. Скипетрова (1969) [20].

Статистическая обработка цифровых данных произведена с использованием программы Statistica v. 6 (США) с расчетом коэффициента Стьюдента, χ², критерия r.

Результаты

Экспериментальные исследования проведены таким образом, чтобы было возможно оценить ассоциативную роль ряда факторов в патогенезе синдрома системного воспалительного ответа, в частности процесса перекисного окисления липидов, фосфолипазных систем, эндогенной интоксикации, гипоксии, расстройств в системе гемостаза на организменном уровне (в плазме крови общего кровотока), в тканевых структурах органа поражения (поджелудочной железы) и органов-мишеней (кишечника, печени, почек, легких, сердца). Такой методический подход позволил определить роль указанных процессов в системном поражении и развитии полиорганной недостаточности.

Исследования показали, что модель адекватна для решения поставленной цели и задач. У животных развивался тотальный панкреонекроз, что зарегистрировано при релапаротомии. Лабораторно в крови отмечали достоверный прирост уровня молекулярных продуктов перекисного окисления липидов более чем в 2 раза и регистрировали повышение фосфолипазной активности более чем в 20 раз (p<0,05). Активность супероксиддисмутазы снижалась на 38% (p<0,05). В динамике на последующих этапах наблюдения (2-е и 3-и сутки исследования) эти различия увеличивались. Только с 4-х и 5-х суток экспериментов выявлялась тенденция к снижению напряженности этих процессов. Однако и на конечном этапе (6-е сутки) содержание диеновых конъюгатов было достоверно повышенным в 1,92 раза, ТБК-реагирующих продуктов — в 2,64 раза, активность фосфолипазы A₂ — более чем в 22 раза в сравнении с нормальными показателями. Активность супероксиддисмутазы была снижена на 41,1% (p<0,05) (табл. 1).

Таблица 1. Интенсивность перекисного окисления липидов и активность фосфолипазы A₂ в плазме крови при панкреонекрозе

Примечание. Здесь и в табл. 2: * — статистически значимые изменения по отношению к норме при p<0,05.

В тканевых структурах исследованных внутренних органов также отмечена интенсификация процессов липопереокисления. В самой поджелудочной железе количество диеновых конъюгатов и ТБК-активных продуктов относительно нормы достоверно увеличилось более чем в 2 раза, а активность фосфолипазы A₂ — более чем в 5 раз; активность супероксиддисмутазы снизилась почти вдвое. Отметим, что в тканях кишечника, печени, почек, легких и сердца также зафиксировано достоверное повышение содержания диеновых конъюгатов и ТБК-активных продуктов более чем в 1,5 раза и активности фосфолипазы A₂ более чем в 1,6 раза, активность супероксиддисмутазы снизилась более чем на 19% (p<0,05) (табл. 2).

Таблица 2. Интенсивность перекисного окисления липидов и активность фосфолипазы A₂ в ткани печени при панкреонекрозе

В следующих контрольных точках исследования (2—3-и сутки опытов) интенсивность этих процессов в тканях всех изученных органов продолжала увеличиваться, но резкий прирост отмечен на 4-е сутки наблюдения, на конечном этапе (6-е сутки) количество молекулярных продуктов перикисного окисления липидов увеличилось более чем в 3 раза, фосфолипазная активность — более чем в 4,5 раза (p<0,05), активность супероксиддисмутазы снизилась более чем в 2,5 раза.

При тотальном панкреонекрозе отмечено не только возникновение синдрома эндотоксикоза, но и его прогрессирование до конечных (6-х) суток исследования. В 1-е сутки экспериментов отмечен рост гидрофильного компонента эндотоксикоза по сравнению с нормой почти в 2 раза (p<0,05), а гидрофобного компонента — в 1,5 раза (p<0,05), на следующих этапах исследования и на конечном этапе наблюдения — соответственно в 4 раза и 2,7 раза (p<0,05).

В плазме крови выявлен повышеный уровень недоокисленных продуктов (маркеры анаэробного гликолиза), который постепенно увеличивался и был особенно выраженным на 5-е и 6-е сутки наблюдения. Так, в 1-е сутки исследования количество молочной кислоты и коэффициент гипоксии были повышены соответственно на 94,2% и 39,2% (p<0,05), на 6-е сутки — уже соответственно на 342,5% и 87,8% (p<0,05). Гипоксические явления обнаружены и во всех тканях исследованных внутренних органов. При этом они не только сохранялись на всем протяжении опытного исследования, но и резко нарастали (особенно с 4-х суток наблюдения), достигая пика к конечному этапу наблюдения. Так, в ткани поджелудочной железы количество молочной и пировиноградной кислот по сравнению с нормой первоначально увеличивалось соответственно на 47,3% и 31,1% (p<0,05), а на 6-е сутки исследования уже превосходило норму соответственно в 2,0 и 2,7 раза (p<0,05). Подобную картину наблюдали и в тканевых структурах других органов.

Обратим внимание на тот факт, что в работе изучено состояние системы гемостаза на организменном уровне (в крови) и оценен коагуляционный потенциал тканей различных органов (поджелудочной железы, органов-мишеней — кишечника, печени, почек, легких, сердца). Этот методологический подход выбран не случайно. Исследование коагуляционно-литической системы крови на организменном уровне не может адекватно оценить возможности формирования тромбопластина и запуска каскада реакций свертывания крови. Между тем изменения молекулярного состава тканей являются одной из ведущих причин нарушения микроциркуляции в различных органах вследствие микротромбообразования и, как следствие, возникновения ишемического повреждения.

При панкреонекрозе уже через сутки зарегистрировано развитие гиперкоагулемии и угнетение фибринолиза. На следующих этапах экспериментального исследования эти выявленные нарушения не только сохранялись, но и прогрессировали, достигая пика патологических изменений на 3—4-е сутки.

Нами установлены существенные изменения коагуляционного потенциала тканей различных органов. При исследовании влияния тканевых экстрактов кишечника, печени, почек, легких и сердца на показатели свертывания крови оказалось, что они усугубляют явления гиперкоагулемии и угнетения фибринолитической активности. В последующем эти нарушения возрастали, особенно на 5—6-е сутки. На этих сроках наблюдения экстракты данных органов снижали время рекальцификации более чем на 40% (p<0,05), эуглобулиновый фибринолиз — более чем на 42% (p<0,05), и тенденции к восстановлению или стабилизации тканевой системы гемостаза не обнаружено.

Выявленные изменения в тканях органа поражения и органах-мишенях определили и их функциональное состояние, что подтверждалось достоверным повышением амилазной активности в плазме крови относительно нормы в 1-е сутки более чем в 3,5 раза (p<0,05), увеличением уровня общего билирубина более чем на 46% (p<0,05), активности аминотрансфераз более чем на 90% (p<0,05), остаточного азота, мочевины и креатинина в плазме крови соответственно более чем на 11%, 14% и 21% (p<0,05) с одновременным достоверным снижением клубочковой фильтрации на 13,8%, канальцевой реабсорбции воды на 8,4% и минутного диуреза на 11,4% (p<0,05), увеличением содержания токсических продуктов в крови, оттекающей от кишечника, более чем на 21,3% (p<0,05). По мере развития заболевания эти выявленные изменения прогрессировали, нарастая, особенно при сравнении с нормой, на 4—6-е сутки эксперимента.

На угнетение функционального состояния легких указывало снижение парциального давления кислорода в артериальной и венозной крови соответственно более чем на 10,7% и 11,1% (p<0,05) и насыщение кислородом артериальной и венозной крови соответственно на 8,4% и 9,9% (p<0,05). Выявлено также достоверное повышение парциального давления углекислого газа на 14,8% (p<0,05) и артериовенозной разницы по кислороду на 12,5% (p<0,05). При этом отмечено снижение суммы буферных оснований на 11,1% (p<0,05) и повышение дефицита оснований на 25,3% (p<0,05). На следующих этапах наблюдения эти патологические проявления прогрессировали, особенно на 4—6-е сутки исследования, и тенденции к нормализации не наблюдалось.

Выявлено нарушение сердечной деятельности, что проявлялось изменениями электрофизиологических показателей сердца. Отмечено достоверное снижение амплитуды зубцов R на 10,4%, S — на 14,6%, T — на 20,0%, повышение амплитуды зубца Q на 26,61% (p<0,05). Зарегистрировано достоверное укорочение интервалов RR на 9,8%, PQ — на 16,1%, QT — на 12,8%. Число сердечных сокращений увеличилось на 23,8% (p<0,05). На всех последующих этапах экспериментального исследования выявленные патологические изменения постепенно прогрессировали.

Установлена статистически значимая корреляционная связь изменений показателей функционального состояния исследованных органов с изменениями метаболических процессов в их тканевых структурах. Статистической оценке подвергли показатели функционального статуса органов и показатели перекисного окисления липидов (r=0,734—0,956), тканевой коагуляционно-литической системы (r=0,621—0,909), фосфолипазной активности (r=0,812—1,0).

Таким образом, экспериментальные изыскания свидетелствуют, что в развитии синдрома системного воспалительного ответа при остром панкреатите наряду с эндогенной интоксикацией имеют значение оксидативный стресс, гипоксия, активизация фосфолипаз, гемокоагуляционные изменения, возникшие на организменном уровне. Они являются триггерными явлениями для каскада такого же рода патофизиологических явлений на органном уровне, что лежит в основе развития полиорганной недостаточности, которая, несомненно, потенцирует явления панкреатита. Подтверждением этому служит и то, что в тканях различных органов происходит пропорциональный рост указанных расстройств вплоть до 6-х суток, тогда как в самой крови их манифестация регистрируется лишь до 4-х суток.

Клинический раздел. Широкомасштабные экспериментальные исследования показали, что в прогрессировании острого панкреатита и развитии объемных поражений тканей поджелудочной железы немаловажное значение имеет поражение различных органов и систем вследствие системного воспалительного ответа на самых ранних сроках заболевания (ранняя фаза).

Забегая вперед, отметим, что в клинике у больных острым тяжелым панкреатитом в ранней фазе также регистрируются все признаки системного воспалительного ответа, компоненты которого на молекулярном уровне с исследованием проявлений их в тканях различных органов изучены в эксперименте. Важнейшую роль в этом патологическом процессе играют мембранодестабилизирующие явления и нарушения в тканевом компоненте коагуляционно-литической системы.

При анализе клинико-лабораторных результатов больных острым панкреатитом тяжелой степени установлено, что в ранней фазе болезни у них регистриуется значительная степень вариации лабораторных показателей фактически по всем исследованным компонентам гомеостаза. Это позволило разделить больных на две группы следующим образом. Сначала рассчитали средние значения исследованных показателей, которые и явились основой для выделения двух выборок: в первой значения показателей были меньше средних, во второй — больше средних. Последующие расчеты показали, что в этих группах изменения многих исследованных показателей статистически значимы и различались на 15,4—24,2% (табл. 3). У больных в ранней фазе острого панкреатита тяжелой степени выявлены заметные различия изменений функционального состояния печени, почек, кишечника.

Таблица 3. Динамика уровня молекулярных продуктов липопероксидации, антиоксидантной защиты и активности фосфолипазы A₂ в плазме крови у больных острым панкреатитом

Примечание. * — статистически значимые изменения по отношению к норме при p<0,05; жирный шрифт — статистически значимые изменения по отношению к данным 1-й группы.

Оказалось, что течение болезни у них было различным. В 1-й группе, где в ранние сроки острого панкреатита отмечены сравнительно меньшие расстройства гомеостаза, в большинстве наблюдений стандартизованная терапия была эффективной, что не потребовало в последующем хирургических вмешательств. Во 2-й группе, напротив, ее эффективность была значительно меньше. Оперированным больным на первом этапе произведены лапароскопическая (или под контролем УЗИ) санация и дренирование брюшной полости. В 8 случаях этого хирургического вмешательства было достаточно для излечения и выписки из стационара. У 7 больных отмечено прогрессирование поражения поджелудочной железы с развитием жидкостных парапанкреатических образований, оментобурсита у 4 больных на 8—12-е сутки, очагов панкреонекроза (секвестров) у 2 больных на 15-е и 21-е сутки. Им потребовалось проведение других хирургических вмешательств (пункционного дренирования и санирования под контролем УЗИ жидкостных образований, оментобурсостомии, некрсеквестрэктомии и др.). Это во многом определило результаты лечения в целом. В 1-й группе летальность была ниже, пребывание больных в стационаре сокращалось (табл. 4).

Таблица 4. Сравнительный анализ результатов лечения пациентов с острым панкреатитом тяжелой степени

Обсуждение

Известно, что основные патогенетические процессы, приводящие к прогрессированию острого панкреатита, а в последующем к развитию осложнений, наиболее ярко проявляют себя в самые ранние сроки (до 3—5 сут) [7, 10]. Поэтому одной из основных задач современной хирургии является разработка таких схем терапии острого панкреатита, которые способны купировать триггерные механизмы заболевания на самых начальных этапах [8]. Однако современные схемы лечения острого панкреатита в основном направлены на патологический очаг [1], хотя известны успешные попытки влияния и на процессы, приводящие к полиорганной недостаточности [11, 12]. В этом направлении успех видится только при детальном, углубленном изучении патофизиологических процессов, лежащих в основе развития мультивисцеральных поражений [4]. Многочисленными экспериментально-клиническими лабораторно-инструментальными исследованиями представлен ряд патогенетических компонентов болезни (оксидативный стресс, активизация фосфолипаз, эндогенная интоксикация, нарушения в системе гемостаза, явления гипоксии), являющихся основой развития синдрома системного воспалительного ответа, приводящего к функциональным нарушениям жизненно важных органов. Отсюда со всей очевидностью видны основания для подтверждения постулата, что в развитии синдрома системного воспалительного ответа важную роль играют не только токсины микробного происхождения (их по условиям эксперимента не было) [4], но и указанные агенты. Важное научное и прикладное значение имеет и впервые выявленный факт, что в начале заболевания исследованные триггерные агенты на организменном уровне проявляют свою максимальную активность лишь в первые 3—4 сут, что является механизмом запуска, а затем автономности и прогрессирования внутренних механизмов поражения органов-мишеней — основы синдрома системного воспалительного ответа.

Таким образом, в развитии синдрома системного воспалительного ответа на начальных этапах патологического процесса в поджелудочной железе важное значение имеют нарушения гомеостаза на организменном уровне, которые являются триггерными для каскада патофизиологических процессов на органном уровне (в наших исследованиях — в кишечнике, печени, почках, легких, сердце). Последние явления и определяют развитие полиорганной недостаточности, которая, в свою очередь, обусловливает большие расстройства гомеостаза, отягощая (потенцируя) течение основного патологического процесса — панкреатита.

В ранние сроки в тканевых структурах различных жизненно важных органов вплоть до 6-х суток происходит пропорциональный рост интенсивности процессов липопероксидации, гипоксии, активизации фосфолипаз, нарушений в системе гемостаза, тогда как в самой крови манифестация расстройств регистрируется только до 4-х суток. Этот факт указывает на запуск «автономных» механизмов повреждения органов (полиорганных поражений).

Современные подходы в лечении этого заболевания не должны ограничиваться купированием воспалительного процесса в самой поджелудочной железе. Безусловно, важное значение в терапии должно уделяться своевременной коррекции синдрома системного воспалительного ответа путем векторного влияния на основные его патогенетические компоненты, что позволит существенно уменьшить полиорганные повреждения.

Разработанная концепция участия различных триггерных механизмов в развитии и прогрессировании синдрома системного воспалительного ответа при остром панкреатите не может считаться исчерпывающей, но на данном этапе развития хирургии она во многом удовлетворяет ее потребности.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи — А.В., Н.Л.

Сбор и обработка материала — С.А., Н.Ш.

Статистическая обработка данных, написание текста, ответственность за целостность всех частей статьи — Т.В.

Сбор и обработка материала, статистическая обработка данных — О.Р., Т.М., В.Р.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.