CC BY
16
функциональные изменения
слизистои оболочки тонкой кишки
при геморрагической гипотензии
FUNCTIONAL CHANGE THE MUCOUS SHELL OF THE SMALL INTESTINE IN THE HEMORRHAGIC HYPOTENSION
Храмых Т.П. Khramykh T.P. Долгих В.Т. Dolgikh V.T.
Омская государственная медицинская академия, Omsk State Medical Academy,
г. Омск, Россия Omsk, Russia
Целью исследования было выявление возможных изменений амилолити-ческой активности слизистой оболочки тонкой кишки и процессов пристеночного пищеварения в целом на фоне геморрагической гипотензии. Исследования выполнены на 50 белых беспородных крысах-самцах, у 40 животных моделировали геморрагическую гипотензию. Через 15 и 30 мин, 1 и 2 ч методом ступенчатой десорбции фермента оценивали амилолитическую активность слизистой оболочки всех отделов тонкой кишки. Уже на 15 мин в двенадцатиперстном и тощем отделах тонкой кишки активность полостной и десорбируемых фракций амилазы была повышенной относительно контрольных значений. В подвздошной кишке повышенная амилолитическая активность регистрировалась практически во всех фракциях. В этот же период отмечалось начальное угнетение процессов пристеночного пищеварения. Через 1 ч сохранялась повышенная активность полостных и десорбируемых фракций амилазы по сравнению с контролем, но намечалась тенденция к незначительному снижению активности фермента относительно показателей, выявляемых на 30 мин геморрагической гипотензии. Спустя 2 ч наблюдалось повышение активности внутриклеточной фракции фермента в подвздошной кишке. На фоне геморрагической гипотензии формируются изменения амилоли-тической активности слизистой оболочки тонкой кишки, обуславливающие разобщение процессов полостного и пристеночного пищеварения. При этом на 30 мин геморрагической гипотензии выраженное повышение амилолитической активности полостной и пристеночных фракций фермента связано с ишемией в панкреатодуоденальной зоне. В дистальных отделах тонкой кишки эти явления носят преходящий характер и постепенно сменяются компенсаторно-приспособительными процессами, направленными на поддержание процессов пристеночного пищеварения, благодаря резервным зонам подвздошной кишки, что характерно для желудочно-кишечного тракта крыс.
Ключевые слова: геморрагическая гипотензия, тонкая кишка, пристеночное пищеварение, амилолитическая активность.
The objective of our study was the detection of the possible changes of the amylolytic activity of the mucous membrane of the small intestine and parietal digestion processes in whole on the back of the hemorrhagic hypotension. The experiments were carried out on 50 white rats-males, the hemorrhagic hypotension was simulated in 40 experimental animals. The amylolytic activity of the mucous membrane of the small intestine all sections was appreciated by graded enzyme desorption method in 15 minutes, 30 minutes, 1 hour and 2 hours. In 15 minutes the activity of the amylase cavitary and stripped fractions in the duodenal and jejunum sections of the small intestine increased with respect to the control values. The raised amylolytic activity in the ileum was registered in all fractions. During the same time the initial suppression of the processes of the parietal digestion was observed. In 1 hour the raised activity of the amylase cavitary and stripped fractions was preserved by contrast to the control values, but there was the trend to the insignificant reduction of the enzyme activities relatively the score, determined in 30 minutes after the onset of the hemorrhagic hypotension. There was the activity escalation of the enzyme intracellular fraction in the ileum in 2 hours. Against the hemorrhagic hypotension there are the changes of the amylolytic activity of the mucosa of the small intestine, causing the disintegration of the processes of the cavitary and parietal digestion. The expressed escalation of the amylolytic activity of the cavitary and parietal enzyme fraction was related to the ischemia in pancreaticoduodenal zone in 30 minutes after the onset of the hemorrhagic hypotension. These phenomena in the distal sections of the small intestine have the transient nature and step by step interchange by compensatory and adaptive processes, directed to the maintenance of the parietal digestion processes, due to the ileum reserve zones iliac gut, tellingly for the gastrointestinal tract of the rats.
Key words: hemorrhagic hypotension, small intestine, parietal digestion, amylolytic activity.
Последовательность межуточных реакций биосинтеза и превращения химических соединений, происходящих в организме, можно свести к четырем большим этапам: пищеварение, связанное с подготовкой к резорбции питательных веществ в желудочно-кишечном тракте; всасывание питательных веществ, осуществляемое через слизистую оболочку кишечника; межуточный обмен, связанный с ферментативными внутриклеточными процессами биосинтеза и расщепления;
выделение продуктов обмена [1, 2]. Из этого следует, что ишемическая болезнь кишечника неизбежно сопряжена с возникновением метаболических расстройств, как общего характера, касающегося всего организма, так и регионарного, относящегося непосредственно к пораженному органу [3], которые, в свою очередь, приводят к синдрому полиорганной недостаточности и смерти [4, 5, 6].
В патогенезе неокклюзионной ишемии тонкой кишки ведущим
фактором является уменьшение перфузии ее стенки, обусловленное гиповолемией и гемоконцентраци-ей, централизацией кровообращения и спазмом сосудов, питающих кишечник [3, 7]. От продолжительности ишемии зависит ее исход и характер функциональных изменений в стенке кишки. В основе синдрома кишечной недостаточности лежит частичное или полное нарушение пристеночного пищеварения с выраженными расстройствами, возникающими в результате изме-
нения функционального состояния щеточной каймы тонкой кишки [8, 9]. Однако, как бы ни была велика роль щеточной каймы в осуществлении пристеночного пищеварения, сам гидролиз реализуется за счет ферментов на поверхности ее мембраны. При этом часть ферментов попадает туда в результате адсорбции, а другая входит в состав структур самой оболочки. Одним из таких ферментов является амилаза, представленная двумя изоформами — панкреатической а-амилазой, сконцентрированной до 60 % в апикальном гликока-ликсе и до 40 % — в межворсинчатом пространстве, и собственно кишечным ферментом у-амила-зой, связанной с липопротеиновой мембраной.
В связи с этим, целью нашего исследования явилось выявление возможных изменений амилоли-тической активности слизистой оболочки тонкой кишки и процессов пристеночного пищеварения в целом при геморрагической гипо-тензии.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования выполнены на 50 белых беспородных крысах-самцах массой 200-220 г, выращенных в виварии Омской государственной медицинской академии. Животные в эксперимент брались спустя 10-12 ч после еды, имея свободный доступ к воде. Крыс наркотизировали тиопенталом натрия из расчета 25 мг/кг массы вну-трибрюшинно, катетеризировали левую общую сонную артерию. Для предупреждения свертывания крови вводили гепарин-натрий из расчета 500 МЕ/кг массы. У 40 животных моделировали геморрагическую гипотензию острым кровопусканием и поддерживали артериальное давление на уровне 40 мм рт. ст. (Патент РФ на полезную модель № 49442 от 27 ноября 2005 г.). Контрольную группу составили 10 наркотизированных и гепаринизированных крыс с перевязанной левой общей сонной артерией.
Через 15 и 30 мин, 1 и 2 ч после кровопотери резецировали двенадцатиперстный, тощий и подвздошный отделы тонкой кишки с по-
следующим выделением слизистой оболочки. Пристеночное пищеварение изучалось методом ступенчатой десорбции фермента. Методика основана на сравнении амилолити-ческой активности 5 проб, взятых с фрагмента (25 мг) слизистой оболочки тонкой кишки. Первая проба (С) отражала активность панкреатической а-амилазы межворсинчатых пространств и характеризовала полостное пищеварение; последующие три пробы (Д4, Д2, Д3) указывали на динамику десорбции у-амилазы щеточной каймы и характеризовали прочность ее связей с клеточной мембраной, пятая проба (Г) отражала активность внутриклеточного фермента. Амилоли-тическая активность выражалась в мкг гидролизированного крахмала в пересчете на 1 мг влажной массы ткани за 1 мин инкубации (мкг/ мг/мин).
Производили расчет коэффициента адсорбционной способности слизистой оболочки тонкой кишки и коэффициента пристеночного пищеварения по формулам:
Кадс. = ад / С
Кприст. = (ЕД + Г) / С где
ЕД — суммарная активность десорбируемых фракций у-ами-лазы,
С — активность полостной фракции а-амилазы,
Г — активность внутриклеточной фракции фермента.
Результаты обработаны методами вариационной статистики, включая расчет средней арифметической (М), ошибки средней арифметической (± т) и коэффициента корреляции по Пирсону (г). Достоверность различий средних величин определяли с использованием параметрического критерия Стьюдента (^критерий) и непараметрического критерия Уилкоксо-на (и-критерий) [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для анализа динамики изменений амилолитической активности тонкой кишки мы провели сравнительную оценку результатов, полу-
ченных в различные сроки геморрагической гипотензии.
Уже на 15-й минуте в проксимальных отделах тонкой кишки отмечалось резкое повышение активности всех фракций амилазы ее слизистой оболочки: в двенадцатиперстной кишке активность полостной фракции возросла на 24 %, суммарная активность десорбируе-мых фракций — на 45 %, при этом активность трудно десорбируемой Д3-фракции у-амилазы увеличилась на 89 %, а внутриклеточной фракции — на 14 % от контрольного уровня.
В тощем и подвздошном отделах тонкой кишки регистрировали повышение активности лишь в двух фракциях фермента — полостной и легко десорбируемой (Д2) (табл. 1). Коэффициенты адсорбции и пристеночного пищеварения в подвздошной кишке превысили контрольные значения в 2 раза (табл. 2).
На 30-й мин сохранялась повышенная активность всех фракций амилазы слизистой оболочки тонкой кишки. Так, в двенадцатиперстной кишке активность полостной фракции амилазы превысила контрольные значения на 53 %, а суммарная активность десорбируемых фракций — на 67 %. В тощей кишке также отмечалось увеличение активности данных фракций амилазы, причем активность полостной фракции увеличилась на 62 %, а легко десорбируемых фракций — на 49 % и 77 %, соответственно. В подвздошной кишке повышенная амилолитическая активность регистрировалась практически во всех фракциях: полостной — на 48 %, легко десорбируемых (Д1 и Д2) — на 47 % и 53 %, соответственно, а внутриклеточной фракции — на 32 % по сравнению с контролем (табл. 1).
В этот период отмечалось начальное угнетение процессов пристеночного пищеварения (табл. 2). Так, в тощей кишке коэффициент пристеночного пищеварения снизился на 16 % от контрольных значений и коррелировал с повышением показателей активности десорбиру-емых фракций (г = -0,9 ± 0,01; р < 0,01), и с повышением показа-
56
ПОЛИТРАВМА
телей активности полостной фракции (г = -0,5 ± 0,11; р < 0,05).
Через 1 ч наблюдалась повышенная активность полостных и де-сорбируемых фракций амилазы по сравнению с контролем, но намечалась тенденция к незначительному снижению активности фермента относительно показателей, выявля-
емых на 30-й мин геморрагической гипотензии. В двенадцатиперстной кишке активность полостной фракции амилазы оказалась выше на 38 % контрольного уровня, а суммарная активность десорбируемых фракций — на 55 %. В тощей кишке отмечалось повышение активности лишь в полостной и легко десорби-
руемой (Д2) фракции амилазы. В подвздошной кишке выявлялось повышение активности полостной фракции амилазы на 34 % по отношению к контролю, легко десор-бируемой (Д1) фракции — на 45 %, а внутриклеточной — на 61 % относительно контрольного уровня (табл. 1).
Таблица 1
Амилолитическая активность (мкг/мг/мин) слизистой оболочки тонкой кишки крыс на фоне геморрагической гипотензии (М ± т)
Этапы эксперимента Отдел тонкой кишки Фракции амилазы
С Д1 Д2 Дэ Г
Контроль (п = 10) Д 27,37 ± 0,03 27,67 ± 0,04 20,67 ± 0,04 14,24 ± 0,05 16,31 ± 0,04
Т 26,09 ± 0,04 26,31 ± 0,06 19,56 ± 0,04 16,18 ± 0,06 13,69 ± 0,04
П 26,96 ± 0,05 24,07 ± 0,04 19,08 ± 0,05 11,11 ± 0,04 8,12 ± 0,0
Период геморрагической гипотензии
15 мин (п = 10) Д 33,93 ± 0,03* 31,47 ± 0,05* 32,41 ± 0,05* 26,98 ± 0,02* 18,54 ± 0,09*
Т 32,26 ± 0,06* 27,81 ± 0,03 34,59 ± 0,09* 20,25 ± 0,02 12,74 ± 0,02
П 13,78 ± 0,01* 25,74 ± 0,02 23,12 ± 0,02 12,71 ± 0,03 9,53 ± 0,01
30 мин (п = 10) Д 41,81 ± 0,02* 39,65 ± 0,04* 33,51 ± 0,11* 28,04 ± 0,08* 19,77 ± 0,06
Т 42,21 ± 0,02* 39,17 ± 0,03* 34,59 ± 0,09* 19,89 ± 0,06 15,66 ± 0,03
П 39,97 ± 0,08* 35,39 ± 0,06* 29,15 ± 0,12* 16,66 ± 0,11 10,71 ± 0,02*
1 ч (п = 10) Д 37,83 ± 0,04* 36,54 ± 0,04* 33,22 ± 0,05* 24,62 ± 0,07* 17,01 ± 0,06
Т 33,18 ± 0,09* 31,14 ± 0,08 26,74 ± 0,11* 18,18 ± 0,11 13,56 ± 0,06
П 36,11 ± 0,03* 34,92 ± 0,02* 23,43 ± 0,07 14,19 ± 0,05* 13,10 ± 0,06*
2 ч (п = 10) Д 45,56 ± 0,12* 39,21 ± 0,11* 29,22 ± 0,08* 13,41 ± 0,13 12,73 ± 0,09
Т 38,55 ± 0,11 33,86 ± 0,12* 21,68 ± 0,19 19,75 ± 0,13 16,91 ± 0,06
П 37,01 ± 0,15 32,44 ± 0,13 18,02 ± 0,10 12,92 ± 0,13 14,95 ± 0,07*
Примечание: * - р < 0,05 по отношению к контролю; Д - двенадцатиперстная кишка; Т - тощая кишка; П - подвздошная кишка.
Таблица 2 Коэффициенты адсорбционной способности и пристеночного пищеварения слизистой оболочки тонкой кишки крыс на фоне геморрагической гипотензии (М ± т)
Этапы эксперимента Отдел тонкой кишки Коэффициент адсорбционной способности Коэффициент пристеночного пищеварения
Контроль (п = 10) Д 0,76 ± 0,02 1,36 ± 0,01
Т 0,79 ± 0,01 1,32 ± 0,02
П 0,67 ± 0,01 0,97 ± 0,01
Период геморрагической гипотензии
15 мин (п = 10) Д 0,89 ± 0,05 1,44 ± 0,03
Т 0,85 ± 0,02 1,25 ± 0,04
П 1,49 ± 0,01* 2,18 ± 0,02*
30 мин (п = 10) Д 0,81 ± 0,03 1,28 ± 0,02
Т 0,74 ± 0,03 1,11 ± 0,03*
П 0,68 ± 0,02 0,95 ± 0,01
1 ч (п = 10) Д 0,83 ± 0,02 1,28 ± 0,09
Т 0,76 ± 0,02 1,17 ± 0,08*
П 0,67 ± 0,02 1,03 ± 0,07
2 ч (п = 10) Д 0,60 ± 0,03* 0,88 ± 0,05*
Т 0,65 ± 0,04* 1,09 ± 0,04*
П 0,57 ± 0,02 0,97 ± 0,01
Примечание: * - р < 0,05 по отношению к контролю; Д - двенадцатиперстная кишка; Т - тощая кишка; П - подвздошная кишка.
В эти сроки наблюдалась выраженная корреляционная связь между снижением активности фракций амилазы проксимальных отделов тонкой кишки и повышением их активности в дистальных отделах. В частности, в двенадцатиперстном и тощем отделах тонкой кишки явно сниженная активность полостной фракции коррелировала с повышением активности этой же фракции в подвздошной кишке (г = -0,5 ± 0,11; р < 0,05), а снижение активности десорбируемых фракций — с увеличением активности этих же фракций в подвздошной кишке (г = -0,5 ± 0,11; р < 0,05). Показатели пристеночного пищеварения в эти сроки остаются достоверно низкими по сравнению с контролем (табл. 2), выявляется сильно выраженная корреляционная связь между понижением коэффициента пристеночного пищеварения и начальным снижением активности десорбируемых фракций (г = 0,9 ± 0,01; р < 0,001).
Ко 2 ч геморрагической гипо-тензии по-прежнему сохранялась повышенная активность полостной и легко десорбируемых фракций (Д4 и Д2) у-амилазы щеточной каймы двенадцатиперстной кишки относительно контроля. В подвздошной кишке активность внутриклеточной фракции фермента увеличилась на 83 % (табл. 1). Коэффициенты адсорбционной способности и пристеночного пищеварения в проксимальных отделах тонкой кишки были достоверно снижены по сравнению с контрольными показателями, что подтверждается выраженной корреляцией между сохраняющейся высокой активностью полостной фракции и снижением активности десорбируе-мых фракций фермента (г = -0,9 ± 0,01; р < 0,01) (табл. 2).
ОБСУЖДЕНИЕ
Динамическое исследование ами-лолитической активности слизистой оболочки всех отделов тонкой
Литература:
кишки в раннем периоде геморрагической гипотензии позволило выявить функциональные нарушения активности всех фракций амилазы и, в целом, процессов пристеночного пищеварения, обусловленные расстройствами микроциркуляции [11]. Чаще всего, повышение ферментативной активности слизистой оболочки тонкой кишки свидетельствует о компенсаторно-приспособительных механизмах, обеспечивающих усиление процессов переваривания поступающих с пищей нутриентов и всасывания мономеров [12]. Уже на 15-й мин геморрагической гипотензии наблюдалось значительное повышение активности всех фракций амилазы, особенно, в двенадцатиперстной кишке.
Однако в данной ситуации трудно судить о какой-либо компенсаторной реакции в ответ на нарушение трофики кишечной стенки, поскольку резкое повышение показателей активности практически всех фракций фермента может быть следствием явных деструктивных изменений как стенки двенадцатиперстной кишки, так и ткани поджелудочной железы [13]. Наблюдаемое на 15-й и 30-й мин увеличение активности трудно десорбируемых фракций в двенадцатиперстной кишке, скорее всего, свидетельствует о нарушении прочности связей фермента с мембраной энтероцитов и поступлении его в полость кишки, суммируя эффект повышения активности показателей полостной (поджелудочной) фракции амилазы [14].
В свою очередь, повреждение поджелудочной железы зачастую провоцируется ишемическим повреждением стенки тонкой кишки, в большей степени ее проксимальных отделов [15], с последующим нарушением перистальтики и развитием пареза кишечника [16]. В целом, в эти сроки функциональные изменения носят нисходящий характер по направлению к дистальному отделу тонкой кишки: максимальные нарушения отмечаются в двенадца-
типерстной кишке, а минимальные — в подвздошной.
Динамика снижения эффективности процессов пристеночного пищеварения в проксимальных отделах свидетельствует об истощении ферментного спектра щеточной каймы слизистой оболочки тонкой кишки, на что указывает постепенное снижение активности десорбируемых фракций у-амилазы на фоне потери их прочных связей с мембраной эн-тероцитов.
Однако через 1 ч, на фоне амило-литического истощения щеточной каймы двенадцатиперстной кишки, возрастает активность всех фракций амилазы подвздошной кишки, а активность внутриклеточной фракции остается повышенной спустя 2 ч после кровопотери, что можно рассматривать, с одной стороны, как один из механизмов компенсации процессов пристеночного пищеварения щеточной каймы тонкой кишки, а с другой, как деструкцию энтероцитов слизистой оболочки на фоне ишемии-реперфузии при геморрагической гипотензии [17].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При геморрагической гипотензии формируются изменения амило-литической активности слизистой оболочки тонкой кишки, обуславливающие разобщение процессов полостного и пристеночного пищеварения. При этом на 15-30-й мин геморрагической гипотензии выраженное повышение амилоли-тической активности полостной и пристеночных фракций фермента связано с ишемией в панкреато-дуоденальной зоне. В дистальных отделах тонкой кишки эти явления носят преходящий характер и постепенно сменяются компенсаторно-приспособительными процессами, направленными на поддержание процессов пристеночного пищеварения, благодаря резервным зонам подвздошной кишки, что характерно для желудочно-кишечного тракта крыс.
1. Малахова, М.Я. Эндогенная интоксикация как отражение компенсаторной перестройки обменных процессов в организме /М.Я. Малахова //Эффект. тер. - 2000. - Т. 6, № 4. - С. 3-14.
ПОЛИТРАВМА
2. Костюченко, А.Л. Повышение активности защитных механизмов детоксикации при эндотоксикозе /А.Л. Костюченко, К.Я. Гуре-вич, Н.А. Беляков //Эффект. тер. - 2002. - Т. 8, № 3. - С. 3-9.
3. Давыдов, Ю.А. Инфаркт кишечника и хроническая мезентери-альная ишемия /Ю.А. Давыдов. - М.: «Медицина», 1997. - 208 с.
4. Effects of aging on intestinal ischemia and reperfusion injury /P.C. Shan, R.E. Brolin, P.S. Amenta et al. //Mech. Ageing. Dev.
- 1999. - V. 107, N 1. - Р. 37-50.
5. El-Assal, O.N. Heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor and intestinal ischemia-reperfusion injury /O.N. El-As-sal, G.E. Besner //Semin. Pediatr. Surg. - 2004. - V. 13, N 1. - Р. 2-10.
6. Pierro, A. Intestinal ischemia-reperfusion injury and multisystem organ failure /A. Pierro, S. Eaton //Semin. Pediatr. Surg. - 2004.
- V. 13, N 1. - Р. 11-17.
7. Евтушенко, А.Я. Ранняя постреанимационная централизация кровообращения /А.Я. Евтушенко, А.И. Яковлев, Л.А. Шалякин //Бюл. экспер. биол. и мед. - 1985. - № 3. - С. 284-286.
8. Попова, Т.С. Синдром кишечной недостаточности в хирургии /Т.С. Попова, Т.Ш. Тамазашвили, А.Е. Шестопалов. - М.: Медицина, 1991. - 240 с.
9. Ферментный барьер тонкой кишки при некоторых формах экспериментальных патологических состояний /Н.М. Тимофеева, Н.Н. Иезуитова, В.В. Егорова и др. //Междун. мед. обзоры.
- 1993. - Т. 1, № 5. - С. 425-431.
10. Гланц, С. Медико-биологическая статистика /С. Гланц. - М.: Практика, 1999. - 459 с.
11. The effect of hemorrhagic shock on intestinal amino acid absorption in vivo /M. Sodeyama, S.J. Kirk, M.C. Regan et al. //Circ. Shock.
- 1992. - Vol. 38, N 3. - P. 153-156.
12. Ферментные системы эпителиального и субэпителиального слоев тонкой кишки крыс после транспозиции ее отделов /Н.М. Тимофеева, Л.А. Гордова, В.В. Егорова и др. //Рос. физиол. журн.
- 1996. - Т. 82, № 3. - С. 36-45.
13. Vollmar, M.D. Small-volume resuscitation restores hemorrhage induced microcirculatory disorders in rat pancreas /M.D. Vollmar, G. Preissler, D. Menger //Crit. Care Med. - 1996. - Vol. 24, N 3.
- Р. 445-450.
14. Коротько, Г.Ф. Регуляторные свойства ферментов пищеварительных желез /Г.Ф. Коротько //Рос. физиол. журн. - 1996. - Т. 82, № 3. - С. 74-84.
15. Тарасенко, В.С. Острый панкреатит и транслокация бактерий /В.С. Тарасенко, В.И. Никитенко, В.А. Кубышкин //Вест. хир.
- 2000. - Т. 159, № 6. - С. 86-89.
16. Шугаев, А.И. Эндогенная интоксикация при остром панкреатите и методы ее тестирования /А.И. Шугаев, А.С. Абдулхаликов //Эффект. тер. - 1998. - Т. 4, № 4. - С. 10-14.
17. Hypoxemic reperfusion after 120 mins of intestinal ischemia attenuates the histopathologic and inflammatory response /E.E. Douzinas, S. Kollias, D. Tiniakos et al. //Crit Care Med. - 2004. - V. 32, N 11.
- Р. 2279-2283.
1
