CC BY
46
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЛЕГКИХ ПРИ РАЗВИТИИ СЕПСИСА НА ФОНЕ ГНОЙНО-ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ МЯГКИХ ТКАНЕЙ
12 3
Охунов А.О. , Пулатов У.И. , Охунова Д.А. Email: [email protected]
1 Охунов Алишер Орипович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой; 2Пулатов Убайдулла Ибодуллаевич - ассистент, кафедра общей и детской хирургии; 3Охунова Диёра Алишеровна - студент, лечебный факультет, Ташкентская медицинская академия, г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье анализируется изучение морфологии легкого при моделировании сепсиса на фоне тяжелой формы гнойно-воспалительного заболевания мягких тканей. В эксперименте были использованы 36 беспородных кроликов, находившихся на обычном лабораторном рационе. Все животные были разделены на 2 группы:
а) контрольная - 12 интактных кроликов (без моделирования патологического процесса);
б) основная - 24 кролика с экспериментальной моделью сепсиса на фоне тяжелой формы гнойно-воспалительного заболевания мягких тканей.
Ключевые слова: хирургический сепсис, генерализации инфекции, ателектаз легких, повреждения эндотелия.
MORPHOLOGICAL CHANGES IN LUNGS IN DEVELOPMENT OF SEPSIS ON THE BACKGROUND OF PURULENT INFLAMMATORY
DISEASES OF SOFT TISSUE Okhunov А.О.1, Pulatov U.I.2, Okhunova D.A.3
1Okhunov Alisher Oripovich - Doctor of Medicine (MD), Full Professor, Head of the Department; 2Pulatov Ubaydulla Ibodullaevich - Assistant, DEPARTMENT OF GENERAL AND PEDIATRIC SURGERY; 3Okhunova Diyora Alisherovna - Student, MEDICAL FACULTY, TASHKENT MEDICAL ACADEMY, TASHKENT, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: the article analyzes the study of lung morphology in the modeling of sepsis against the background of a severe form ofpurulent-inflammatory disease of soft tissues. In the experiment, 36 mongrel rabbits were used on an ordinary laboratory diet. All animals were divided into 2 groups:a) control - 12 intact rabbits (without modeling the pathological process); b) the main one -24 rabbits with an experimental model of sepsis against the background of a severe form of purulent-inflammatory disease of soft tissues.
Keywords: surgical sepsis, generalization of infection, lung atelectasis, endothelial damage.
УДК 616.28. - 09.17.12
Введение.
Хирургический сепсис является одним из самых значительных этиологических факторов развития синдрома острого повреждения легких, который при образовании гиалиновых мембран в альвеолярных выстилках трансформируется в экстрапульмональный вид острого респираторного дистресс синдрома [1,7].
Особенностями острого респираторного дистресс-синдрома при хирургическом сепсисе являются многофакторный характер патогенеза, полиморфная клиническая симптоматика, отсутствие четких диагностических критериев, определяющих лечебную тактику [2, 3, 8]. Это представляется нам ведущей причиной того, что, несмотря на интенсивную разработку, проблема острого респираторного дистресс-синдрома в отношении как ясности патогенеза, так и эффективности терапии далека от разрешения. Свидетельством тому служат высокие показатели летальности при этом осложнении, достигающей при ожогах и травмах до 18,6% [1], а при тяжелых формах гнойно-воспалительных заболеваний мягких тканей - до 74,6% даже в тех учреждениях, которые специально занимаются этой проблемой. В связи с этим, исследования направленные на выявление особенностей ультраструктурных строений легочной ткани в динамике развития экспериментальных моделей хирургического сепсиса являются актуальными.
Безусловно, важную роль в патогенезе острого респираторного дистресс-синдрома при сепсисе играет инфекция. По мнению АзЬЬа^И Б.О [5], при бактериемии гематогенное инфицирование легких с развитием дыхательной недостаточности почти неизбежно. Однако немаловажное значение в прогрессировании сепсиса имеет разновидность патологического источника и его характера (гнойного, некротического, гнилостного и т.д.).
Целью настоящего исследования явилось изучение морфологии легкого при моделировании сепсиса на фоне тяжелой формы гнойно-воспалительного заболевания мягких тканей.
Материал и методы исследования
В эксперименте были использованы 36 беспородных кроликов обоего пола массой 1500 -2500 г, находившихся на обычном лабораторном рационе. Каждая группа состояла из 12 кроликов. Все животные были разделены на 2 группы:
- контрольная - 12 интактных кроликов (без моделирования патологического процесса);
- основная - 24 кролика с экспериментальной моделью сепсиса на фоне тяжелой формы гнойно-воспалительного заболевания мягких тканей (некротический фасциит I типа).
Экспериментальную модель сепсиса воспроизводили на фоне некротического фасциита I типа по разработанной нами оригинальной методике. Моделирование осуществляли следующим образом: кроликам натощак под эфирным наркозом в течение 2 дней внутрибрюшинно вводили антилимфолин-Кр в дозе 0,03 мг на 100 гр. массы животного. На 3-е сутки подкожно в 5 точек спины животного инъецировали по 3-4 мл 30%-ной взвеси аутокала животного, разбавленного 10%-ным раствором хлористого кальция.
Забой животных производили с учетом рекомендаций Европейского комитета по гуманному обращению с лабораторными животными на 1, 3, 7 и 14 сутки после введения взвеси аутокала в мягкие поясничной области животного.
Кусочки органа были фиксированы в формалине и глутаральдегиде по традиционной методике. Срезы тканей окрашивали гематоксилин эозином и фуксином - метиленовой синью.
Полученные результаты и их обсуждение
При моделировании хирургического сепсиса на фоне некротического фасциита во всех сроках наблюдения макроскопически обнаружена неравномерность кровенаполнения легочной паренхимы, а в более поздние сроки - синюшные ацинарные и субсегментарные западающие участки, мелкие субплевральные кровоизлияния.
При светооптическом исследовании установлено прогрессирование гистологических изменений в ткани и преимущественными изменениями в сосудах микроциркуляторного русла лёгких.
Через 24 часа после моделирования некротического фасциита у кроликов в легочной ткани наблюдались в основном изменения сосудистого характера. При этом местами изменения сосудов в виде сужением их просвета посредством спазма венул сочетались с вазодилятацией и увеличением концентрации в них форменных элементов, преимущественно лейкоцитов (рис. 1-2).
Рис. 1. Вазодилятация сосудов легких на 1
сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Рис. 2. Скопление форменных элементов крови в микрососудах легких на 1 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Как известно, такое антагонистическое соотношение сосудистой реакции бывает при прогрессирующем возрастании объема притока крови [1, 7]. Капилляры и мелкие венулы находились в спавшемся состоянии, эндотелиоциты выбухали в просвет микрососудов, где отмечалось увеличение числа нейтрофильных гранулоцитов и моноцитов. Соседние участки легочной ткани характеризовались мозаичным сочетанием воздушности альвеол.
Рис. 3. Выбухание эндотелиоцитов в просвет
микрососудов легких с увеличением содержания форменных элементов крови на 1 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Рис. 4. Увеличение количества альвеол со сниженной воздушностью на 1 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
В просвете альвеол со сниженной воздушностью выявлялось большое количество форменных элементов, преимущественно эритроцитов, тогда как в зоне раскрытых альвеол имело место скопления в их капиллярах микроагрегатов (рис. 3 -4). На 3 сутки развития хирургического сепсиса на фоне некротического фасциита макроскопически отмечалось усиление гиперемирования легочной ткани. Микроскопически в капиллярах легких, преимущественно в венулах, имело место развития стаза и агрегации эритроцитов. Отмечалось увеличение полнокровия капилляров и участков с внутриальвеолярным отеком. Агрегация эритроцитов в микрососудистом русле приобретала характер массивности. В физиологических местах подверженных наибольшей возможности стаза крови появляются «кровяные лакуны», которые блокировали нижележащие участки аэрогематического барьера (рис. 5 -6).
Рис. 5. Стаз и агрегация эритроцитов в венулах легких на 3 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Рис. 6. Блокированные участки аэрогематического барьера легких на 3 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Отличительной особенностью является сладжирование крови в суббазальных участках микрососудистых шунтов, о чём свидетельствует одинаковая картина в расправленных и спавшихся альвеолах. Для этих участков микрососудов легких характерным было появления тромбов и скопление в них лейкоцитов.
Нарастает отек интерстициальной ткани что, по-видимому, было обусловлено образованием эритроцитарных агрегатов в венах, венулах и капиллярах лёгких. Это приводило к выраженным изменениям клеточных и внеклеточных элементов альвеол.
Увеличение размеров и изменение формы альвеоцитов свидетельствовало об их отёчности, причём как в альвеоцитов I так и II типов. Множественные разрывы мембран и резко деформированные поры Кона сочетались появлением участков с необтурацинными микроателектазами (рис. 7-8).
Рис. 7. Образование тромбов в микрососудах легких и скопление в них лейкоцитов на 3 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Рис. 8. Отек интерстициальной ткани легких на 3 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
7 сутки экспериментальной модели хирургического сепсиса на фоне некротического фасциита характеризовались нарастанием проявлений гиперемии и стаза морфологической структуры легочной ткани, что проявлялось массивным скоплением форменных элементов крови в капиллярах и венулах. Это в свою очередь способствовало увеличению массивности тромбообразования с распространением данных проявлений на всё большие участки лёгкого. Межэндотелиальные капиллярные промежутки расширились.
В паренхиме лёгкого обнаруживались необтурационные микроателектазы диссеминированного характера, в которых альвеоциты II типа имели участки просветления, в цитоплазме эндотелиоцитов наблюдались крупных размеров вакуоли. Вокруг
микроателектазов отмечался отек интерстиции, кровоизлияния и очаги воспаления. В просвете многих альвеол появилась жидкость, богатая белком, нити фибрина, слущенные альвеолоциты (рис. 9-10).
Рис. 9. Массивные тромбообразования сосудов легких на 7 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Рис. 10. Необтурационные микроателектазы легких диссеминированного характера на 7 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Нарастание закупорки легочных капилляров и набухание клеток эндотелия сопровождалось усилением образования микроателектазов, причём количество экстрацеллюлярной жидкости в легких было увеличено незначительно (рис. 11-12). Усиливались проявления нарастания сосудистой проницаемости, изменения происходили уже не только в клетках эндотелия, но и клеток альвеолярного эпителия, нарастал отек, особенно в области более крупных сосудов.
Наблюдались выраженные изменения деформации альвеолярных стенок, наличие ателектазированных участков легочной ткани и очаги воспаления. Наблюдалась выраженная деструкция и местами разрывы клеточных мембран, отёк и разрыхление базальной мембраны. Так же встречались участки расслоения альвеолокапиллярной мембраны.
Рис. 11. Жидкость в просвете альвеол на 7 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Рис. 12. Отек интерстиции вокруг микроателектазированного участка альвеол, скопление в просвете жидкости богатой белком, слущенные альвеоциты на 7 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Рис. 13. Отек в области сосудов легких на 7 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Рис. 14. Деформация альвеол, отрыв ее участков, отек и разрыхление базальной
мембраны клеток легкого на 7 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Местами клетки отслаивались от базальной мембраны с проникновением и скоплением в них большого количества эритроцитов. Отмечался резко выраженный отёк как эндотелиоцитов сосудистой стенки с выбуханием их в просвет, так и значительный отёк альвеолоцитов I и II порядков с нарушением их формы. Выявлен отек и клеточная инфильтрация межальвеолярных перегородок и интерстициального пространства, окружающего воздухоносные пути, стаз эритроцитов, тромбоцитарные и гранулоцитарные агрегаты в очагах альвеолярных и интерстициальных геморрагии (рис. 13-14). Нередко встречались гиперплазия и дисплазия гранулярных альвеоцитов. В стенках альвеол образовывались гиалиновые мембраны, которые сопровождались разрушением межальвеолярных перегородок. В просвете альвеол выявлялся фибрин. Образование гиалиновых мембран сочеталось с другими пролиферативными изменениями в виде фиброза легочной ткани (рис. 15-16).
Рис. 15. Инфильтрация межальвеолярных перегородок легкого на 7 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Рис. 16. Отек эндотелиоцитов сосудистой
стенки с выбуханием их в просвет в сочетании с отеком альвеоцитов легких на 7 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
На 14 сутки моделирования хирургического сепсиса на фоне некротического фасциита, интенсивность развития патологических изменений снизилась вопреки нарастанию патологических изменений в легочной ткани кроликов. Увеличилось число необтурационных микроателектазов диссеминированного характера. Образование микроателектазов было отмечено в зонах легочной ткани, в которых преобладал распад альвеоцитов.
Увеличивалось число гиалиновых мембран, развивался фиброз и облитерация альвеол. Наряду с усилением описанных на 7 сутки наблюдения патологических изменений, местами наблюдалась отслойка альвеоцитов I типа от базальной мембраны, а периферических отделах легких альвеоциты II порядка сохраняли очаги просветления с увеличением количества и размеров вакуолей. Дистрофические изменения альвеоцитов нарастали вплоть до единичных участков распада этих клеток. Наряду с дистрофией альвеоцитов наблюдались слущенные клетки в просвете альвеол.
В просвете капилляров наблюдались сформировавшиеся тромбозы и агрегаты, имелись признаки внутриальвеолярного отёка. В просвете сосудистого русла легочного бассейна помимо агрегатов из эритроцитов или стазов, было увеличено количества лейкоцитов, особенно моноцитов. В просвете альвеол помимо эритроцитов появлялись и мелкогранулярные массы, что характеризовало ухудшение количественных и качественных морфологических признаков состояния легочной ткани.
Цитоплазма эндотелиоцитов содержала большое количество вакуолей, а сами клетки эндотелия в большинстве случаев имели неправильную форму.
Увеличивалось количество и размеры участков ателектазов, а так же количества капилляров со стазами микротромбами, ещё больше нарастал интерстициальный и внутриальвеолярный отёк (рис. 17-18).
На фоне внутриальвеолярного отёка, эритродиапедеза, увеличения количества участков ателектазов отмечено появление мелких фокусов пневмонии и очаги абсцедирования. В особенности отмечено, что мелкоочаговые пневмонические участки располагались преимущественно в периферических отделах ацинусов, занимая по объёму область разветвления респираторной бронхиолы 3 порядка и альвеолярных ходов. В этих очажках в просвете альвеол имелись мелкогранулярные массы, нити фибрина, продукты распада альвеоцитов, а так же гранулоциты и макрофаги. В капиллярах и венулах на обширных участках сохранялись агрегационные стазы форменных элементов крови и сформировавшиеся тромбы.
Рис. 17. Увеличенное количество ателектазированных участков легких с интерстициальным и альвеолярным отеком, а также абсцедированием на 14
сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Рис. 18. Образование мелкогранулированных масс, нитей фибрина, продуктов распада альвеоцитов в просвете самих альвеол легких с интерстициальным и альвеолярным отеком, тромбозом сосудов на 14 сутки моделирования хирургического сепсиса. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение: об. 40, ок. 15
Таким образом, в ранние сроки моделирования хирургического сепсиса в капиллярах легких отмечается образование агрегатов из эритроцитов. Этот процесс более выражен в венулах, где скорость кровотока значительно снижается в результате прогрессивно развивающейся дилятации, обусловленной, по-видимому, продуктами местного метаболизма. Затем агрегация распространяется и на другие сосуды. Возникающее при этом снижение скорости кровотока, отделение плазмы от эритроцитов, множественное
66
микротромбообразование, явления стаза в венулах, капиллярах и синусоидах приводят к развитию тканевой гипоксии во многих органах. При моделировании хирургического сепсиса в ранние сроки наблюдается большое число капилляров, заполненных одной плазмой, причем в одних капиллярах движение плазмы прекращено, в то время как в других перфузия плазмы через капилляры продолжается.
В динамике развития патологического процесса микроциркуляторные нарушения еще более нарастают, что проявляется в распространенной агрегации эритроцитов, эмболо- и тромбообразовании. Результаты других исследований объясняют это явление сепарацией плазмы и в раскрытии артериоло-венулярных анастомозов, особенно в легочной ткани [8, 9].
Согласно литературным данным шунтирующий кровоток, усиливающийся в условиях патологии, когда заблокированы капилляры свидетельствует о больших приспособительных возможностей организма в целом и сердечно-сосудистой системы в частности [3, 4, 5]. Однако полной компенсации не наступает, и развиваются такие нарушения, как стазы, тромбофлебиты, тканевый ацидоз [2, 6].
Выявленные изменения в морфологической структуре тканей легких позволили определить ряд изменений, характерных для генерализованных гнойно-септических процессов. Это в свою очередь подтверждает, что данные изменения в легочной ткани являются последствием развития некротического фасциита с его септическим осложнением. ВЫВОДЫ
1. Ранние сроки развития сепсиса (1-3 сутки) характеризовались проявлениями изменений в легочной ткани в виде сосудистой реакции, в большинстве случаев носящие функциональный и компенсаторный характер.
2. Во втором периоде экспериментального моделирования хирургического сепсиса на фоне некротического фасциита (7 сутки) изменения в структуре легочной ткани выходили за рамки сосудистой реакции, и характеризовались вначале появлением, а в последующем и нарастанием числа необтурирационных микроателектазов, которые приобретали диссеминированный характер.
3. Третий период (14 сутки) характеризовался прогрессированием гнойно-некротического процесса в мягких тканях, развитием хирургического сепсиса и острого респираторного дистресс-синдрома который сопровождался появлением богатой белком и нитями фибрина жидкости в просвете альвеол, а так же слущеванием альвеолоцитов. Стенки альвеол приобретали необратимый морфоструктурный характер изменений и сопровождались образованием гиалиновых мембран, способные, как известно, нарушать диффузию кислорода. Разрушались межальвеолярные перегородки, местами развивался фиброз и облитерация альвеол, появлялись очаги абсцедирования. Эти изменения носили не обратимый характер.
Список литературы /References
1. Адроге Г.Дж., Тобин М.Дж. Дыхательная недостаточность. Пер. с англ. М.: Медицина, 2008. 511 с.
2. Багдатьев В.Е., Гологорский В.А., Гельфанд Б.Р. Респираторный дистресс-синдром взрослых. // Вестн. интенс. Терапии, 2006. № 4. С. 9-14.
3. Кассиль В.Л., Золотокрылина Е.С. Острый респираторный дистресс синдром. М.: Медицина 2008. 224 с.
4. Раппопорт Я.Л., Горчакова А.И., Рабинович В.Е. и др. Морфология легких при длительном искусственном кровообращении в эксперименте. // Эксперим. хирургия и анестезиология, 1990. № 5. С. 87-90.
5. Ashbaugh D.G., Bigelow D.B., Petty T.L., Levine B.E. Acute respiratory distress in adults. // Lancet, 1967. Vol. 2. P. 319-323.
6. Balamugesh T., Kaur S., Majumdar S., Behera D. Surfactant protein-A levels in patients with acute respiratory distress syndrome. Indian J Med Res., 2003. Mar.;117: 129-33.
7. Bhatia M., Moochhala S. Role of inflammatory mediators in the pathophysiology of acute respiratory distress syndrome. J Pathol., 2008 Feb. 202 (2):145-56.
8. Lewis J.F., Veldhuizen R. The role of exogenous surfactant in the treatment of acute lung injury. Annual Review of Physiology, 2007. 65 (March): 613-642.
9. Veldhuizen R.A.W., Marcou J., Yao L.-J., McCaig L., Ito Y., Lewis J.F. Alveolar surfactant aggregate conversion in ventilated normal and injured rabbits. Am. J. Physiol., 1996. 270: L152-L158.
