CC BY
75
УДК 616.231-089.844:611.018.2
ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ СТЕНКИ ТРАХЕИ НА ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫЙ ПРОТЕЗ ПРИ ДВУХЭТАПНОМ ЗАМЕЩЕНИИ ОБШИРНОГО ЦИРКУЛЯРНОГО ДЕФЕКТА
©Горяинов Д.А.1, Бежин А.И.1, Иванов А.В.2, Кичигина О'.C.1
1 Кафедра оперативной хирургии и топографической анатомии, 2 кафедра гистологии, эмбриологии, цитологии Курского государственного медицинского университета, Курск
E-mail: [email protected]
С помощью комплекса морфологических методов в эксперименте изучена реакция соединительной ткани стенки трахеи на замещение полного циркулярного дефекта сетчатым синтетическим протезом в два этапа. На первом этапе производится размещение протеза в адвентициальной оболочке трахеи на срок от 1 до 8 недель с целью прорастания в ячейки протеза клеточных и волокнистых элементов соединительной ткани. На втором этапе производится резекция участка трахеи и замещение образовавшегося дефекта предварительно подготовленным протезом. Установлено, что с увеличением срока экспозиции происходит формирование более плотной капсулы, что важно при последующем перемещении предварительно подготовленного протеза в область дефекта стенки трахеи, так как более плотная волокнистая ткань лучше выполняет барьерную функцию и, следовательно, в этом случае могут быть созданы более оптимальные условия для регенерации эпителия.
Ключевые слова: трахея, дефект, протезирование, реконструктивная хирургия.
FEATURES OF THE TRACHEAL CONNECTIVE TISSUE REACTION ON THE POLYPROPYLENE PROSTHESIS IN DOUBLE-STAGE BUILDING OF CIRCULAR DEFECT
Goryainov D.A.1, Bezhin A.I.1, Ivanov A.V.2, Kichigina O.S.1
1 Department of Operative Surgery and Topographic Anatomy, 2 Department of Histology, Embryology, Cytology
of Kursk State Medical University, Kursk
The reaction of the connective tissue of the tracheal wall on the polypropylene prosthesis used for circular defect replacement was researched in the experiment. On the first step the prosthesis was placed in the adventitia of the trachea for 2, 4 or 8 weeks for its embedding by connective tissue. The part of the trachea was resected at the second stage of the experiment and then its total replacement with the preliminary prepared prosthesis was realized. It is established that an increase in the exposure time results in the growth of the periprosthetic capsule thickness. We consider that the thick capsule composed of the dense connective tissue performs the barrier function better, thus regenerating mucous coat and epithelium.
Keywords: trachea, defect, prosthesis, reconstructive surgery.
В настоящее время отмечается увеличение стенозов трахеи вследствие ятрогенного повреждения стенки дыхательных путей при проведении реанимационного пособия. Уже к третьему дню ИВЛ в хрящах трахеи происходят патологические процессы, характерные для хондролизиса, секвестрации, некроза, следствием которых является потеря хрящами опорной функции, что в конечном итоге приводит к рубцеванию и стенозированию трахеи. Частота возникновения рубцового сужения трахеи после проведения реанимационных мероприятий, сопровождающихся длительной искусственной вентиляцией легких (ИВЛ), а в дальнейшем и трахеостомией, по данным разных авторов составляет от 1 до 20% [1, 7, 9]. При трахеосто-мии, особенно повторной, сопровождающейся нагноением окружающих тканей с гнойным расплавлением трахеалъных хрящей, образуются большие дефекты стенки трахеи [2, 6, 8]. Такие пациенты нуждаются в сложных и агрессивных
ларинго-трахеальных пластических операциях [3,
4, 5]. Следует отметить, что при обширных дефектах трахеи и склеротических изменениях ее стенки восстановительные операции с
формированием анастомоза технически невозможны. Для восстановления непрерывности дыхательной трубки и ее функции прибегают к реконструктивно-пластическим операциям, в том
числе с использованием эндопротезов. Но
существующие сегодня литые полимерные эндопротезы не обладают необходимой эластичностью и ограничивают подвижность протезированной трахеи, а в достаточной степени эластичные и обеспечивающие необходимый объем движений тканые сетчатые эндопротезы не позволяют стенке трахеи выполнять барьерную функцию. Вследствие высокой частоты гнойных осложнений такие операции не получили большого распространения. Выходом из
проблемной ситуации является выполнение двухэтапной операции с предварительным
размещением сетчатого эндопротеза в тканях, окружающих трахею с целью его «прорастания» клеточными и волокнистыми компонентами соединительной ткани, что должно повысить барьерные возможности эндопротеза и существенно оптимизировать процесс его эпителизации. Поэтому целью настоящей работы явилось изучение динамики морфологической реакции тканей стенки трахеи на двухэтапную имплантацию армированного сетчатого лавсанового протеза для замещения обширных циркулярных дефектов стенки трахеи.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Работа выполнена на 60 беспородных собаках массой 10-15 кг, распределенных на три серии исследования в зависимости от срока экспозиции протеза в адвентиции трахеи: 2, 4 и 8 недель соответственно. После операции по замещению дефекта трахеи животные выводились из эксперимента через 1, 2 и 4 недели наблюдения. Все манипуляции с животными проводились в соответствии с конвенцией «О защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных целях», принятой Советом Европы (Страсбург, 1986 г.), и директивой совета 86/609/ЕЕС от 24.11.86. по согласованию законов, правил и административных распоряжений стран-участниц в отношении защиты животных, используемых в экспериментальных и других научных целях.
Методика выполнения экспериментального хирургического вмешательства:
На первом этапе производили разрез кожи длиной 5-7 см по средней линии шеи, мобилизовали трахею. Устанавливали вокруг трахеи пленку, поверх которой устанавливали протез.
На втором этапе (через 2, 4 и 8 недель) производили разрез кожи 7-8 см по средней линии шеи с иссечением послеоперационного рубца. После вскрытия внутришейной фасции мобилизовали интактные проксимальный и дистальный участки трахеи. Извлекали пленку и выполняли циркулярную резекцию участка трахеи, расположенной под пророщенным собственными тканями протезом. Формировали анастомозы между пророщенным протезом и проксимальным и дистальным концами трахеи. Полость раны промывалась растворами антисептиков. Выполнялся тщательный гемостаз. Послойно ушивали рану.
Для морфологического исследования иссекались участки стенки трахеи с фрагментами эндопротеза. Материал фиксировался в 10% водном растворе нейтрального формалина. Заливка в па-
рафин и микротомирование осуществлалсь по стандартным прописям. Срезы толщиной 10 мкм подвергались окраске гематоксилином-эозином по общепринятым прописям.
После юстировки оптической системы микроскопа Leica-CME с помощью окулярной фотонасадки DCM-510 были сфотографированы интересующие участки препаратов при 100х и 400х кратных увеличениях. На цифровых микрофотографиях по кариологическим признакам определяли соотношение разных типов клеток в грануляционной ткани, формирующейся вокруг эндопротеза.
С целью подтверждения статистической значимости расхождений средних величин в контрольной группе и группе сравнения, в соответствии со стандартами ИСО 3534-3-99, а также ГОСТ Р 50779.10-2000 (ИСО 3534-1-93) после определения типа распределения данных был выбран метод оценки достоверности отличий по расхождению доверительного интервала. Решение принято на основании расхождения значений медианы, моды, среднего арифметического, а также высоких значений скоса и эксцесса графиков распределения данных, что свидетельствует о высоком отклонении от кривой Гауссова распределения. Учитывая низкую чувствительность методики определения доверительного интервала к типу распределения, а также допустимый для экспериментальных медико-биологических исследований уровень P- 0,05, нами для подтверждения статистической гипотезы был выбран именно такой уровень значимости. Все вычисления выполнялись с помощью аналитического пакета приложения Excel Office 2010, лицензией на право использования которой обладает ГБОУ ВПО «КГМУ» Минздрава России.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ препаратов от животных, выведенных из эксперимента через неделю после замещения циркулярного дефекта стенки трахеи протезом, после его 2-недельной экспозиции в тканях животного, показал, что по обе стороны протеза находится соединительнотканая капсула, чья адлюминальная поверхность покрыта мощным слоем грануляционной ткани. Соотношение разных типов клеток в слое зрелых грануляций представлено в таблице 1 и соответствует фазе пролиферации воспалительной реакции.
Увеличение срока наблюдения до двух недель приводит к организации капсулы вокруг протеза. И адлюминальная, и наружная поверхность покрыты плотной волокнистой соединительной тканью (ПВСТ). Но степень зрелости пучков колла-
геновых волокон разная. Так, на адлюминальной поверхности расположены менее оксифильные волокна. Здесь же отмечается более высокая плотность ядер клеток фибробластического ряда (рис. 1). Тем не менее поверх капсулы из ПВСТ на адлюминальной поверхности находится грануляционная ткань, в которой по-прежнему подвергаются идентификации отдельные слои. Следует отметить, что в ячейках между волокнами протеза обнаруживаются лимфоцитарно-гистиоцитарные инфильтраты и гигантские клетки инородных тел (ГКИТ).
Дальнейшее (до 4 недель) увеличение срока наблюдения за состоянием капсулы протеза после его предварительной 2 недельной экспозиции
в тканях животного приводит к выраженной организации капсулы на адлюминальной стороне протеза: слой зрелых грануляций составляет основную часть толщины капсулы на адлюминальной поверхности; сосудистый слой, содержащий горизонтально идущие пучки коллагеновых волокон, покрыт истончённым лейкоцитарным слоем, который в свою очередь на краях протеза покрыт тонким слоем эпителия. Эпителизация грануляций происходит за счёт наползания камбиальных клеток с соседних участков сохранного эпителия. С наружной стороны протеза капсула состоит из плотной волокнистой соединительной ткани, в которой абсолютное большинство составляют фибробласты (табл. 1).
Рис. 1. 1-я серия исследования. 2 недели после протезирования циркулярного дефекта трахеи. А -адлюминальная поверхность протеза; Б - наружная поверхность протеза. Микрофото. Окраска гематоксилин-эозином. Ув. Х100.
Таблица 1
Состав клеточного инфильтрата в адлюминальной части капсулы протеза после протезирования
циркулярного дефекта трахеи у животных 1 серии
Количество недель Фибробласты Фиброциты Макрофаги Моноциты Нейтрофилы Эозинофилы Лимфоциты Клеточный индекс
1 (п=15) 34.0±3.65 30.0±3.314 7.1±2.11 6.57±1.612,4 12.0±2.002,4 3.4±1.27 6.8±2.852 2.56
t 3.57 3.25 2.07 1.58 1.95 1.24 2.79
2 (п=15) 34.0±1.91 34.1±2.67 5.7±1.38 3.5±1.27* 6.4±1.90* 3.4± 1.81 12.7±2.561,4 2.84
t 1.87 2.61 1.35 1.24 1.86 1.77 2.51
4 (п=15) 37.6±3.55 37.3±1.96* 5.8±1.16 2.8±0.751 6.3±2.16* 3.1±1.47 6.8±1.722 4.39
t 3.48 1.92 1.14 0.73 2.11 1.44 1.68
Экспозиция протеза в тканях животного на протяжении 4 недель приводит к формированию вокруг нитей протеза и шовного материала мощной соединительнотканой капсулы, состоящей из ПВСТ. Заметных отличий адлюминальной части протеза и наружной в степени зрелости соединительной ткани не обнаружено, но в то же время участки капсулы непосредственно на нитях протеза выглядят мене зрелыми. Подавляющее преобладание механоцитов среди других типов клеток говорит о полной завершённости экссудативной фазы и разгаре пролиферационной фазы воспаления.
Спустя 2 недели после замещения циркулярного дефекта трахеи предварительно «пророщен-
ным» в течение 4 недель протезом на его адлюминальной части поверх организованных пучков коллагеновых волокон появляется лейкоцитарнонекротический слой, состоящий из фибриновых наложений, пропитанных нейтрофильными лейкоцитами, и фрагментов секвестрированных пучков коллагеновых волокон от сохранной подложки из ПВСТ. Это инфильтрат глубоко не проникает и, по-видимому, вызван микроорганизмами, обсеменяющими внутреннюю поверхность капсулы протеза непосредственно после операции протезирования. Соотношение типов клеток, находящихся вокруг нитей протеза, статистически не отличается от такового на предыдущем сроке наблюдения (табл. 2).
' * • '' Л і # * *» ** ■ и ■ \ "V ' ' /і ,, Г і’, У" / V , , , * ( • • 4 *
Б • ’•*** ' 1* ^ г,\ * ' • \ ,
Л/ ' ч Г 4 • ' ;• '
1 % • І і А
^1 / 1 • • Р < 4 г
! л 4І- .у . і \ у V % д і * 1
1 ^ * \'Ч”Л 1,1 V Іж V. іТ//¿V * ч \ V
<• - я О
; V:# Л ' !' 1 V. Ш 8 . і ; * і '
Рис. 2. 2-я серия исследования. 4 недели после протезирования циркулярного дефекта трахеи: А) адлю-минальная часть капсулы; Б) наружная часть капсулы. Стрелки указывают тонкий слой зрелых коллагеновых волокон, непосредственно покрывающих волокна протеза. Микрофото. Окраска гематоксилин-эозином. Ув. Х100.
Таблица 2
Состав клеточного инфильтрата в адлюминальной части капсулы протеза после протезирования
циркулярного дефекта трахеи у животных 2 серии
Количество недель 4 т с а л ю о а ю и е Фиброциты Макрофаги Моноциты ы л и ф о а т зЯ е Я ы л и ф о Я и м о Л Лимфоциты Клеточный индекс
1 (п=15) 32.0±3.21 32.5±1.904 9.4±2.93 5.8±2.26 10.8±1.674 4.4±2.07 4.8±1.064 2.86
t 3.15 1.86 2.87 2.22 1.64 2.02 1.04
2 (п=15) 32.0±3.21 35.2±2.49 5.2±1.25 5.8±1.46 12.2±1.884 4.4±2.07 4.75±1.164 2.67
t 3.15 2.44 1.22 1.43 1.85 2.02 1.04
4 (п=15) 29.7±2.92 39.8±3.38* 4.7±1.88 5.8±1.67 7.5±0.971, 2 3.14±1.46 8.5±1.271, 2 3.01
t 2.86 3.31 1.85 1.64 0.95 1.43 1.24
При увеличении срока наблюдения до 4 недель в стенке трахеи в области стояния протеза наблюдается дифференцировка перипротезной капсулы на две различные части: адлюминаль-ную, состоящую из РВСТ и практически представляющую собой собственную пластинку слизистой, и наружную, выполненную из ПВСТ (рис. 2).
В серии исследования №3 (8 недель экспозиции протеза в тканях животного) морфологическая картина состояния капсулы протеза наблюдения менее спокойна по сравнению с сериями № 1 и № 2. Так адлюминальная часть капсулы, также состоящая из рыхлой волокнистой соеди-
нительной ткани (РВСТ), отёчна и инфильтрирована лимфоцитами. Соотношение резидентных и нерезидентных клеток свидетельствует о продолжении стадии экссудации (табл. 3).
Анализ препаратов от животных, выведенных из эксперимента через 2 недели, показывает, что экссудативная стадия воспаления в адлюминаль-ной части протезной капсулы полностью стихает. Снижается инфильтрация РВСТ лимфоцитами и нейтрофилами (табл. 3), волокнистое окружение каждого волокна протеза инкорпорируется в систему пучков волокон наружной части общей капсулы (рис. 3).
Рис. 3. 3-я серия исследования. 2 недели после протезирования циркулярного дефекта трахеи. Стрелки указывают наружную часть протеза. Микрофото. Окраска гематоксилин-эозином. Ув. Х100.
Таблица 3
Состав клеточного инфильтрата в адлюминальной части капсулы протеза после протезирования
циркулярного дефекта трахеи у животных 3 серии
Количество недель Фибробласты Фиброциты Макрофаги Моноциты Нейтрофилы Эозинофилы Лимфоциты Клеточный индекс
1 (п=15) 24.5±6.994 37.0±4.39 5.2±1.88 3.4±1. 51 11.4±2.824 3.0±1.91 15.2±3.632,4 2.04
t 6.85 4.3 1.85 1.48 2.76 1.87 3.56
2 (п=15) 30.8±4.94 39.7±3.72 4.1±1.06 3.4±1.51 9.5±1.134 3.1±1.77 9.1±2.601, 4 2.99
t 4.84 3.65 1.04 1.48 1.11 1.73 2.55
4 (п=15) 37.2i4.641 42.7±3.63 4.8±1.06 2.5±1.27 5.8±1.461, 2 2.0±1.15 4.7±1.791, 2 5.81
t 4.55 3.56 1.04 1.24 1.43 1.13 1.76
Рис. 4. 3-я серия исследования. 2 недели после протезирования циркулярного дефекта трахеи: А) волокна протеза; Б) адлюминальная часть капсулы, состоящая из ПВСТ; В) адлюминальная часть капсулы, состоящая из РВСТ; эпителий указан стрелками. Окраска гематоксилинэозином. Ув. Х200.
На дистальном и проксимальном краях протеза адлюминальная часть капсулы организована из ПВСТ, выполняющей функции «подложки» для прослойки РВСТ, на которой размещается эпителиальный пласт (рис. 4).
К концу 4 недели наблюдения после протезирования полного циркулярного дефекта стенки трахеи полная эпителизация протеза отмечается на всем его протяжении. Регенерация эпителия и начало выполнения им защитный функций приводят к тому, что резко сокращается инвазия микроорганизмов и стихают признаки экссудации. При микроскопии препаратов вокруг нитей протеза обнаруживается капсула, состоящая из тонкого клеточного слоя, непосредственно прилегающего к нитям протеза. Отличий в тканевой организации между адлюминальной частью и наружной нет. Более того, адлюминальная часть состоит практически вся из ПВСТ. Рыхлая волокнистая ткань представлена тонкой прослойкой, а общая толщина адлюминальной части такова, что её не накрывает одно поле зрения микроскопа при малом (х100) увеличении.
В центральных отделах протеза с незавершённой эпителизацией организация капсулы несколько отличается от вышеописанной. Там, где толщина эпителиального пласта ещё не восстановилась, и где ещё нет ни призматических эпите-лиоцитов, ни бокаловидных клеток, однослойный плоский эпителий лежит на ПВСТ практически без подложки из РВСТ.
Таким образом, сравнение динамики формирования и тканевых особенностей строения со-
единительнотканой капсулы вокруг протеза при его экспозиции в тканях стенки трахеи 2, 4 и 8 недель перед использованием для протезирования экспериментального циркулярного дефекта стенки трахеи показало, что при увеличении срока экспозиции происходит формирование более плотной капсулы, состоящей из пространственноорганизованных пучков коллагеновых волокон. Это обстоятельство (толщина и степень организации волокнистой части капсулы) играет значительную роль при последующем перемещении «пророщенного» протеза в область дефекта стенки трахеи, так как более плотная волокнистая ткань лучше выполняет барьерную функцию и, следовательно, в этом случае могут быть созданы более оптимальные условия для регенерации эпителия. Это подтверждается динамикой состава клеточного инфильтрата, сроками и качеством эпителизации адлюминальной поверхности капсулы протеза на разных сроках наблюдения после 2-го этапа операции протезирования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Веденин Я.О., Арсеньев А.И., Дунаевский И.В., Барчук А.С., Щербаков А.М., Канаев С.В., НефёдовА.О. Гипотензивная анестезия при эндо-трахеобронхеальных операциях по поводу опухолевого поражения трахеи и/или центральных бронхов // Вопр. онкологии. - 2010. - № 3. -С. 337-340.
2. Герасин В.А., Мосин И.В., Сангинов А.Б., Гера-синА.В. Лечение рубцовых стенозов трахеи с применением силиконовых эндопротезов // Здраво-
охранение Таджикистана. - 2009. - № 3. -С. 15-20.
3. Клочихин А.Л., Марков Г.И., Трофимов Е.И., Чернов Н.В., Давыдова И.И. Клинические аспекты трахеостомии как этапа фронтолатеральной резекции гортани // Вестн. оториноларингологии. -2010. - № 1. - С. 42-45.
4. Клочихин А.Л. Резекции гортани при раке III стадии // Вестн. отоларингологии. - 1998. - № 6. -С. 27-32.
5. Новожилова Е.Н., Жуков А.Г., Булычева И.В., Кац-кова А.Н., Селезнева Г.Н. Клиникоморфологические особенности дыхательной системы у больных после ларингэктомии // Рос. он-кол. журн. - 2007. - № 3. - С. 34-39.
6. Перельман М.И., Королева Н.С., Бирюков Ю.В., Гудовский Л.М., Русаков М.А. Первичные опухоли трахеи: диагностика и хирургическое лечение // Хирургия. - 1998. - № 6. - С. 58-63.
7. Castillo M. Anesthetic management for lung transplantation // Curr. Opin. Anaesthesiol. - 2011. - Vol. 24, N 1. - P. 32-36.
8. Kutlu C.A., Goldctrav P. Slide tracheoplasty for congenital funnel shaped tracheal stenosis (a 9-year follow-up of the first case) // Eur. J. Cardiothorac. Surg. - 1999. - Vol. 16, N 1. - P. 98-99.
9. Rea F., Callegaro D., Loy M., Zuin A., Narne S., Gobbi T., Grapeggia M., Sartori F. Benign tracheal and laryngotracheal stenosis: surgical treatment and results // Eur. J. Cardiothorac. Surg. - 2002. - Vol. 22, N 3. - P. 352-356.
