Введение

Инфицирование зон панкреатического некроза наблюдается у 30—70% больных острым деструктивным панкреатитом [1, 2] и остается одним из основных факторов риска неблагоприятного исхода заболевания [3]. До настоящего времени максимальный среди острых хирургических заболеваний живота уровень госпитальной смертности (3,619 на 100 тыс. населения в 2018 г.) и послеоперационной летальности (12,96%) [4] при остром панкреатите на 60—80% обусловлен присоединением гнойных осложнений [3, 5, 6].

Пересмотр хирургической тактики в сторону ограничения оперативной активности в раннюю фазу заболевания, этапный подход и совершенствование способов малоинвазивной коррекции развивающихся локальных осложнений в последние десятилетия позволили несколько улучшить результаты лечения деструктивных форм острого панкреатита [7]. Вместе с тем, по наблюдениям отечественных и зарубежных исследователей, ожидаемого существенного снижения летальности при развитии инфицированного панкреонекроза (ИПН) не наблюдается [8].

Понимание патогенеза бактериальной контаминации при остром панкреатите важно для определения целевых точек профилактики гнойных осложнений. Известно, что инфицирование при панкреонекрозе носит вторичный характер и редко развивается до 2—3-й недели заболевания [5, 6]. С одной стороны, потенциально это дает лечащему врачу определенное время для эффективного использования превентивных мероприятий. С другой стороны, общепринятая стратегия профилактики хирургической инфекции, включающая активизацию тактики и системное использование антибактериальных препаратов, в условиях острого тяжелого панкреатита себя не оправдывает, что делает процесс септической секвестрации мало управляемым. В определенной степени это связано со сложностью патогенеза заболевания и отсутствием единства в понимании значимости и очередности механизмов, инициирующих процессы бактериальной контаминации.

Цель исследования — обобщение и анализ современных сведений об этиологии и патогенезе гнойных осложнений острого панкреатита.

Интраабдоминальная гипертензия

Системные нарушения микроциркуляции являются одним из ключевых патологических процессов, ведущих к развитию тяжелого острого панкреатита [9]. Панкреатогенный медиатоз и растущая гиперпродукция провоспалительных цитокинов ранней фазы заболевания поддерживают рост капиллярной проницаемости различных органов и тканей, обусловливая, в частности, экссудацию в забрюшинное пространство и свободную брюшную полость. Формирующиеся локальные жидкостные скопления, ферментативный асцит-перитонит, а также секвестрация жидкости в просвете полых органов существенно увеличивают внутрибрюшное давление. Свой вклад в развитие интраабдоминальной гипертензии могут вносить нерациональная инфузионная терапия и недостаточная анальгезия с сохранением ригидности передней брюшной стенки.

Повышение внутрибрюшного давления нарушает микроциркуляцию не только поджелудочной железы, но и почек, печени, полых органов желудочно-кишечного тракта, способствуя развитию соответствующих дисфункций и усугубляя нарастающую эндогенную интоксикацию. Высокое стояние диафрагмы, обусловленное интраабдоминальной гипертензией, создает условия для развития дыхательной недостаточности, затруднения венозного возврата к правым отделам сердца, уменьшения ударного объема и кровотока в бассейне брюшной аорты, усугубляя нарушения перфузии в органах брюшной полости и забрюшинного пространства [10].

До настоящего времени первичность влияния интраабдоминальной гипертензии в повреждении кишечного барьера и запуске процессов бактериальной транслокации остается спорной. Непосредственная роль высокого внутрибрюшного давления в развитии энтеральной недостаточности доказана в экспериментальных моделях. Так, в течение первых 30 мин после моделирования интраабдоминальной гипертензии у лабораторных животных выявлялись патогистологические признаки ишемии и повреждения слизистой оболочки подвздошной кишки; одновременно снижались абдоминальное перфузионное давление и pH слизистой оболочки желудка, увеличивалось системное содержание лактата [11].

Клинически стойкое повышение внутрибрюшного давления в раннюю фазу тяжелого острого панкреатита считают независимым предиктором распространенного парапанкреатического некроза, мультиорганной недостаточности и летальности [12]. Продолжительность периода интраабдоминальной гипертензии имеет большее значение в прогнозе течения заболевания, чем абсолютные значения давления [13]. Исследования M. Smit и соавт. (2016) подтверждают эту закономерность: частота развития ИПН в группах пациентов с тяжелым острым панкреатитом и интраабдоминальной гипертензией составила 69,2% при наличии компартмент-синдрома, тогда как в его отсутствие — 75,0% (p=1,00). У 61,5% пациентов с абдоминальным компартмент-синдромом присутствовали макроскопические (выявленные интраоперационно или при аутопсии) признаки интестинальной ишемии или некроза [14].

Состояние интестинального барьерного комплекса

Понятие интестинального барьерного комплекса в настоящее время, помимо собственно механического барьера, обеспеченного жизнеспособностью эпителиальных клеток и системой белков межклеточных соединений, включает химический (секреторный), иммунный и биологический компоненты [15]. Нарушение функции кишечного барьера рассматривается как непосредственный триггер процесса септической секвестрации [16]. Ишемия и гипоксия слизистой оболочки кишки могут быть как причиной, так и следствием интраабдоминальной гипертензии, замыкая порочный круг вторичного инфицирования при панкреонекрозе. Повреждение механического, химического и иммунного барьера ведет к увеличению проницаемости слизистой оболочки кишечника для крупных молекул (масса более 150 Да), создавая непосредственные условия для транслокации бактерий и их токсинов. Бактериальные липополисахариды активируют клетки эндотелия, макрофаги и лимфоциты, приводя к высвобождению каскада провоспалительных цитокинов и увеличению капиллярной проницаемости. По аналогии с респираторным дистресс-синдромом этот процесс получил название острого кишечного дистресс-синдрома (синдром острого повышения кишечной проницаемости) [17, 18].

Морфологическая природа острого кишечного дистресс-синдрома изучена посредством световой и электронной микроскопии при моделировании интраабдоминальной гипертензии. Непродолжительное повышение внутрибрюшного давления в пределах 15 мм рт.ст. у лабораторных животных приводило к умеренному отеку ворсинок слизистой оболочки и слабо выраженной нейтрофильной инфильтрации, проявляясь на ультраструктурном уровне набуханием митохондрий эпителиальных клеток. Увеличение экспозиции и уровня давления до 25 мм рт.ст. сопровождалось появлением обширных зон некроза ворсин, ультраструктурно — изменениями в митохондриях от вакуолизации до полной дезорганизации с отделением крист от митохондриальной мембраны и последующим лизисом, отрывом микроворсинок и разъединением межклеточных плотных контактов [19].

Независимо от уровня внутрибрюшного давления у пациентов с умеренно тяжелым и тяжелым острым панкреатитом обнаружен высокий уровень кишечной проницаемости, ассоциированный со снижением экспрессии в дуоденальном эпителии мембранного белка межклеточных плотных контактов клаудина-4 [20]. Q. Zhou и соавт. (2021) выявили одновременное снижение экспрессии всех изученных «протеинов интестинального барьера»: клаудина-4, белка zonula occluden-1, окклюдина [21]. Напротив, использование исключительно лабораторных методов исследования проницаемости кишечной стенки и энтотоксемии (определение соотношения лактулозы/маннитола, а также титров антител к эндотоксину) не позволило выявить связи этих состояний с частотой инфицирования, органной дисфункции и летальностью при панкреонекрозе [22].

В последние годы активно исследуется значение эндотелиальной дисфункции как универсального патофизиологического механизма, имеющего самостоятельное значение в инициировании острого кишечного дистресс-синдрома при остром панкреатите. Ангиопоэтин-2 представляет собой фактор роста гликопептидной природы, который содержится в тельцах Вейбеля—Паладе эндотелиальных клеток и высвобождается в ответ на гипоксию, воспаление или механическое повреждение. Являясь лигандом тирозинкиназного рецептора Tie-2, ангиопоэтин-2 участвует в подготовке клеток эндотелия к ответу на ангиогенетические и провоспалительные цитокины, связываясь с тем же участком рецептора, что и ангиопоэтин-1 [23]. Это ведет к функциональной нестабильности эндотелиальных клеток, дегенерации сосудистой стенки, синдрому капиллярной утечки, с последующим развитием гемоконцентрации, гипотензии, респираторного дистресс-синдрома и острой почечной недостаточности у пациентов с острым панкреатитом [24].

Результаты недавнего метаанализа результатов проспективных и ретроспективных когортных исследований демонстрируют высокую чувствительность и специфичность ангиопоэтина-2 в качестве предиктора органной дисфункции при остром панкреатите в сроки 24—72 ч с момента начала заболевания [25]. Исследование Q. Huang и соавт. (2021) подтвердило значимость этого маркера в прогнозе исхода острого панкреатита. Системные концентрации ангиопоэтина-2 нарастали со степенью тяжести острого кишечного дистресс-синдрома, более того, строго коррелировали с такими лабораторными маркерами ишемии и повышенной проницаемости кишечной стенки, как уровень D-лактата, диаминоксидазы и интестинального протеина, связывающего жирные кислоты. Необходимо отметить, что показатели шкал Ranson, APACHE II, содержание С-реактивного белка при разных степенях тяжести острого кишечного дистресс-синдрома статистически значимо не различались [26].

Состояние кишечного микробиома

Количество генов, обеспечивающих видовое разнообразие живущих в просвете кишечника микроорганизмов, в 100 раз превышает аналогичное количество в геноме человека [27]. Общее количество микроорганизмов кишечника составляет 10—100 трлн, превышая число клеток макроорганизма и представляя собой комплексную динамичную микробную экосистему, именуемую в современной научной литературе «вновь открытым органом» человеческого тела. До 90% состава кишечного микробиома здорового взрослого приходится на представителей типов Firmicutes и Bacteroidetes [15].

Микробиологи выделяют 3 группы микроорганизмов желудочно-кишечного тракта: физиологические, составляющие до 90% и обеспечивающие пищеварительную и иммуномодулирующую функцию; оппортунистические, которые могут реализовать свой вирулентный потенциал при определенных условиях; малочисленные патогенные бактерии [27]. Изменение качественного и количественного состава кишечной микрофлоры при остром панкреатите длительное время считалось лишь следствием энтеральной недостаточности и сопутствующих моторно-эвакуаторных нарушений [28]. Роль панкреатической секреции в обеспечении гомеостаза микрофлоры кишечника исследовалась недостаточно. Вместе с тем известно, что недостаточность инсулина может сопровождаться ростом популяции бактероидов, а нарушение внешней панкреатической секреции способствует снижению количества бифидобактерий и избыточному росту энтерококков [29].

Доля антимикробных протеинов составляет до 10% общего количества белков панкреатического сока. Основным стимулятором экзоцитоза ацинарных клеток поджелудочной железы является рецептор-опосредованное высвобождение ионов кальция из эндоплазматического ретикулума с последующей активацией депо-зависимых кальциевых каналов (SOCs). Этот механизм обеспечивается координированным взаимодействием молекулярного датчика ионов кальция, локализованного в эндоплазматическом ретикулуме (Stim-белок), и порообразующих белков плазматической мембраны Orai-1. В эксперименте на культурах мышиных и человеческих ацинарных клеток ингибиторы Orai-1 предотвращали активацию некроза панкреатоцитов независимо от способа предшествующего токсического воздействия [30]. Вместе с тем разработка соответствующего метода лечебного воздействия при остром панкреатите остается ограниченной с учетом важнейшей роли белков Orai-1 в обеспечении гомеостаза ионов кальция в других клетках.

По сведениям M. Ahuja и соавт. (2017), делеция Orai-1 в панкреатических ацинарных клетках сопровождалась у нокаутных мышей синдромом избыточного бактериального роста, кишечным дисбиозом, бактериальной транслокацией и летальностью в результате развития септических осложнений. Это исследование подчеркивает значимость антимикробных белков панкреатического сока в поддержании иммунной функции кишечного микробиома [31].

Y. Zhu и соавт. (2019) доказали, что кишечная микробиота является важным медиатором течения острого панкреатита, а ее изменение, в частности, уменьшение относительного количества микроорганизмов рода Blautia, коррелирует с тяжестью заболевания [32]. Нарушение функции кишечного барьера, а также бактериальная инвазия эпителиальных клеток при остром панкреатите ассоцированы с избыточным ростом микроорганизмов родов Escherichia и Shigella [33]. S. Yu и соавт. (2020) выявили разные профили состава микрофлоры толстой кишки при разных степенях тяжести острого панкреатита: легкая форма характеризовалась преобладанием бактерий рода Bacteroides, средняя тяжесть — Escherichia и Shigella, тяжелая — Enterococcus. Одновременно отмечено снижение общего количества продуцентов короткоцепочечных жирных кислот, в частности, при среднетяжелом и тяжелом остром панкреатите в наибольшей степени — Eubacterium hallii [34]. Предположение о независимой роли кишечного дисбиоза в прогрессировании тяжести острого панкреатита подтвердили и последующие исследования [35].

Нарушение состава эндогенной микрофлоры может являться самостоятельным фактором повреждения кишечного барьера. Известно, что наиболее распространенные метаболиты резидуальных бактерий кишечника (типы Firmicutes и Bacteroidetes) представлены короткоцепочечными жирными кислотами [33]. Последние, являясь важным источником энергии для клеток интестинального эпителия, способны стимулировать их пролиферацию и дифференцировку, подавлять апоптоз, способствуя поддержанию механического барьера слизистой оболочки кишки [36].

Согласно результатам экспериментального исследования D. Zhou, добавление в пищу лабораторных животных короткоцепочечных жирных кислот восстанавливало состояние поврежденной слизистой оболочки тонкой кишки за счет увеличения экспрессии белка межклеточных соединений zonula occluden-1 и сопровождалось снижением системных концентраций эндотоксина [37]. C.C. Wang и соавт. (2018) доказали, что применение бутирата натрия способствует увеличению высоты ворсинок слизистой оболочки тощей кишки, снижению интенсивности дегрануляции тучных клеток с уменьшением локальных концентраций медиаторов воспаления (гистамин, триптаза, TNF-α и интерлейкин-6) [38]. X. Pan и соавт. (2019) впервые применили короткоцепочечные жирные кислоты в лечении острого экспериментального церулеин-индуцированного панкреатита, достигнув подавления активации nlrp3-инфламмасом как непосредственно в поджелудочной железе, так и в слизистой оболочке толстой кишки [39]. Известно, что активация NLRP3-инфламмасомы регулирует системный воспалительный ответ при остром панкреатите, определяя тяжесть течения заболевания [40].

X. Li и соавт. (2020) выявили двустороннюю связь между составом кишечного микробиома и активацией nlrp3-инфламмасомы. В частности, при моделировании острого панкреатита у мышей, нокаутных по гену nlrp3, отмечена меньшая интенсивность ацинарного некроза, воспалительной инфильтрации и отека, более низкие значения активности липазы, содержания интерлейкина-6 в сыворотке крови по сравнению с мышами дикого типа. Состав кишечной микрофлоры этих групп животных имел различия еще до индукции острого панкреатита. После моделирования у животных дикого типа преобладали микроорганизмы родов Escherichia и Shigella, в то время как у нокаутных по nlrp3 — продуценты короткоцепочечных жирных кислот родов Roseburia и Lactobacillus. Дефицит nlrp3 также компенсировал индуцированные острым панкреатитом повреждения кишечного барьера, что выражалось увеличением экспрессии белков межклеточных соединений клаудина-1 и окклюдина в эпителии подвздошной кишки нокаутных животных [41].

Последние исследования указывают на существенную роль метаболитов кишечной микрофлоры в подавлении экспрессии фактора, индуцируемого гипоксией (HIF-2α) и определяющего уровень интестинальной абсорбции железа. Изменение спектра бактериальных метаболитов, в частности реутерина и 1,3-диаминопропана, инициирует ферроптоз — механизм гибели клеток интестинального эпителия, отличающийся от апоптоза, некроза и аутофагии, приводя к нарушению механической целостности кишечного барьера [42].

Бактериальная транслокация

Бактериальная транслокация определяется как процесс перемещения микроорганизмов и/или продуктов их жизнедеятельности со слизистой оболочки кишки в стерильные экстраинтестинальные пространства [15]. Первичным источником инфицирования участков панкреатогенной деструкции длительное время считали ободочную кишку с учетом ее топографической близости к поджелудочной железе и характерного состава выделяемых при ИПН микроорганизмов [43—45]. Вместе с тем попытка изолированного антибактериального воздействия на микрофлору толстой кишки в эксперименте не позволила статистически значимо уменьшить степень бактериальной контаминации поджелудочной железы [46]. По результатам исследования R. Şenocak и соавт. (2015), полная ликвидация гипотетического источника вторичного инфицирования путем выполнения тотальной колэктомии и наложения илеоректального анастомоза одновременно с моделированием острого панкреатита у лабораторных животных вопреки ожиданиям сопровождалась увеличением степени микробной контаминации тонкой кишки и поджелудочной железы [47].

Исторически описано несколько возможных маршрутов бактериальной транслокации при остром панкреатите: гемато- и лимфогенный, трансперитонеальный, трансмуральный, а также рефлюкс микроорганизмов в главный панкреатический проток. Кровь, перитонеальный экссудат и мезентериальные лимфатические узлы могут являться промежуточными источниками для распространения бактерий из просвета кишечника [45].

Безусловно, необходимым условием реализации указанных выше путей микробной транслокации является ослабление факторов иммунной защиты макроорганизма. Для ранней фазы заболевания характерен рост фагоцитарной активности при снижении индекса завершенности внутриклеточного киллинга [48, 49], поэтому активированные интестинальные макрофаги могут не только способствовать прогрессированию острого панкреатита путем продукции медиаторов воспаления, но и обеспечивать трансфер жизнеспособных микроорганизмов в брыжеечные лимфатические узлы [50]. В позднюю фазу заболевания развивающийся в виде «иммунного пареза» синдром компенсаторного противовоспалительного ответа в сочетании с панкреонекрозом и бактериальной транслокацией становится основой для развития септических осложнений [51].

Представления о конкретных механизмах, частоте и кинетике бактериальной транслокации при остром панкреатите уточняются по мере совершенствования методов идентификации микроорганизмов и их маркеров, в частности полимеразной цепной реакции и метагеномного секвенирования. L. Jia и соавт. (2020), используя флюоресцентно меченный штамм Lactobacillus plantarum у мышей с моделью острого церулеин-индуцированного панкреатита, подтвердили возможность лимфогенного переноса микроорганизмов из просвета желудочно-кишечного тракта в парапанкреатические и брыжеечные лимфатические узлы с последующим накоплением в ткани поджелудочной железы [52]. По сведениям H. Wang и соавт. (2020), через 18 ч после моделирования острого панкреатита у крыс частота транслокации микроорганизмов в системный кровоток (нижнюю полую вену) составила 40% [53].

В клинических условиях фрагменты бактериальной ДНК в периферической венозной крови обнаруживают у 62,0—68,8% пациентов с тяжелым острым панкреатитом в течение первых 3 сут с момента госпитализации [54, 55]. По сведениям Q. Li и соавт. (2013), в крови пациентов с тяжелым острым панкреатитом обнаруживали фрагменты ДНК Escherichia coli, Shigella flexneri, Enterobacteriaceae bacterium, Acinetobacter lwoffii, Bacillus coagulans и Enterococcus faecium. Более чем половина положительных результатов исследования крови (60,4%) имела полимикробный характер [54].

Этиология инфицированного панкреонекроза

В 1980-х гг. исследователи обнаружили, что развитие ИПН ассоциировано преимущественно с энтеробактериями [43, 44]. В последующие десятилетия ограничение показаний, изменение предпочтительных сроков и принципов оперативного лечения больных, широкое распространение новых классов панкреатотропных антибактериальных средств, а также совершенствование некультуральных методик бактериологического исследования не могли не отразиться на результатах оценки этиологии ИПН [45, 56].

По сведениям H.Z. Chen и соавт. (2017), этиология ИПН в большинстве случаев (61,3%) представлена ассоциативной бактериальной флорой. Изолированный рост грамположительных культур отмечен у 32,2% пациентов, грамотрицательных — у 9,2%. Сопутствующую грибковую инфекцию наблюдали у 19,5% больных, а наиболее распространенными изолятами явились Escherichia coli (29,9%) и Staphylococcus spp. (24,1%) [6].

По результатам исследования N.G. Mowbray и соавт. (2018), микст-культуры выделены практически у 47,5% обследованных с ИПН, при этом в посевах преобладали энтерококки: Enterococcus faecalis (22,5%) и Enterococcus faecium (22,0%), что определило профиль лекарственной резистентности ассоциантов. Максимальную чувствительность in vitro наблюдали к тейкопланину (95,0%), линезолиду (94,4%), эртапенему (93,5%) и меропенему (92,6%) [57].

Большинство исследователей в последние годы отмечают высокий потенциал вирулентности возбудителей панкреатогенной инфекции: адгезивной активности, способности к пленкообразованию, а также растущий уровень антибактериальной устойчивости [2, 58, 59]. Наибольшую долю штаммов, обладающих мульти- и панрезистентностью, выявляют среди таких ассоциантов ИПН, как Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter species [2, 3]. Первые буквы родовых названий этих микроорганизмов составляют акроним ESKAPE, обозначающий группу жизнеугрожающих бактериальных патогенов со способностью «уклоняться» от внешнего антибактериального воздействия [60].

Мультирезистентные микроорганизмы выделяют культуральным методом в материалах 45,1—63,2% пациентов с гнойными осложнениями острого панкреатита. При этом факт идентификации таких бактерий при ИПН имеет значение как независимый предиктор летальности наравне с органной дисфункцией [2, 3, 59]. По результатам исследования X. Li и соавт. (2020), изоляция мультирезистентных возбудителей, наиболее распространенным из которых явился Acinetobacter baumannii, сопровождалась при ИПН большей частотой бактериемии, летальных исходов, увеличением длительности стационарного лечения и его стоимости. К числу факторов, определяющих прогностически неблагоприятную этиологию ИПН, авторы отнесли стартовое применение карбапенемов и открытый вариант выполнения некрэктомии, в то время как в целом повторные курсы антибактериальной терапии и инвазивные процедуры, а также перевод из других стационаров и нахождение в отделении интенсивной терапии существенно не влияли на вероятность выделения мультирезистентных патогенов [59].

Таким образом, обзор современной литературы подтверждает центральную роль интестинального барьерного комплекса не только как мишени для факторов агрессии при остром деструктивном панкреатите, но и как триггера патогенеза септической секвестрации. Самостоятельное значение в развитии острого кишечного дистресс-синдрома и инициации процессов бактериальной транслокации могут иметь интраабдоминальная гипертензия, эндотелиальная дисфункция, а также изменение состава и свойств кишечного микробиома на фоне панкреонекроза. Мониторинг этих состояний и раннее таргетное лечебно-профилактическое воздействие потенциально могут способствовать улучшению прогноза у пациентов с тяжелым острым панкреатитом. Неудовлетворительные результаты лечения развившегося ИПН в настоящее время во многом определяются возросшим этиологическим значением мультирезистентных бактериальных штаммов.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.