Механизмы послеоперационных нарушений моторно-эвакуаторной функции желудка и тонкой кишки и их фармакологическая коррекция 14. 00. 16 патологическая физиология

Работа выполнена в Государственном Учреждении Здравоохранения Научно-исследовательском институте скорой помощи им. Н.В.Склифосовского Департамента здравоохранения г. Москвы

доктор биологических наук, профессор,

лауреат Государственной премии Попова Тамара Сергеевна


Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Смирнов Виктор Михайлович

доктор медицинских наук, профессор Парфенов Асфольд Иванович

доктор биологических наук Заржецкий Юрий Витальевич

ФГУ Государственный Научный центр колопроктологии Росздрава

Защита диссертации состоится «___»___________2009 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 001.051.01 в Государственном Учреждении Научно-исследовательском институте общей реаниматологии РАМН по адресу: 107031, Москва, ул. Петровка, д.25, стр.2.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НИИ общей реаниматологии РАМН
Автореферат разослан «___» ___________2009 г.
Ученый секретарь

Диссертационного совета

доктор медицинских наук профессор Решетняк В.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования
Нарушения моторно-эвакуаторной функции желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) развиваются практически после всех операций на органах брюшной полости и характеризуются снижением сократительной активности желудка, блокадой генерации мигрирующего миоэлектрического комплекса (ММК) – основного маркера пропульсивной координированной перистальтики тонкой кишки и замедлением транзита содержимого по кишечнику (Т.С. Попова и соавт., 2002, А.С. Ермолов и соавт., 2005, В.С. Савельев и соавт., 2007, B.Y. De Winter et al, 1997, Y. Shibata, S. Toyoda, 1998, A. Luckey et al, 2003).

Несмотря на многочисленные работы, единого представления о характере и динамике изменений сократительной активности желудка и тонкой кишки, а также времени восстановления ММК в раннем послеоперационном периоде не сложилось (А.А. Курыгин и соавт., 1994, A. Luckey et al, 2003). По-видимому, это связано с тем, что нарушения моторики при различном течении послеоперационного периода имеют свои особенности, которые определяются исходным характером, тяжестью заболевания, объемом и травматичностью выполненного оперативного вмешательства, а также выраженностью эндотоксемии. При моделировании эндотоксемии у здоровых животных выявлены существенные изменения моторики желудка, генерации ММК тонкой кишки и транзита содержимого по кишечнику (J.J. Cullen et al, 1999, T. Watanabe et al, 2002, E. Quintana et al, 2006). Однако, данные о роли эндотоксемии в нарушениях моторно-эвакуаторной функции желудка и тонкой кишки в послеоперационном периоде в литературе отсутствуют.

В отношении механизмов нарушений моторно-эвакуаторной функции ЖКТ в послеоперационном периоде, существуют различные гипотезы, основу которых составляют данные о гиперактивности симпатоадреналовой системы, подавлении холинергических активирующих влияний, изменениях в уровне серотонина и оксида азота (NO), а также активации ноцицептивных путей (В.П. Савченко, Т.В. Савченко, 2004, А.П. Симоненков, В.Д. Федоров, 2008, T.M. Moojen et al., 1999, B. Behm, N. Stollman, 2003, H. Fukuda et al, 2005). Однако, нерешенными остаются вопросы о том, изменения активности какой из регуляторных систем лежат в основе нарушений генерации ММК, а также за счет какой организации сокращений или взаимодействия между отделами ЖКТ происходит усиление или ослабление транзита содержимого по кишечнику в раннем послеоперационном периоде.

На сегодняшний день вопросы оптимизации выбора прокинетиков для коррекции моторно-эвакуаторных нарушений в раннем послеоперационном периоде остаются дискутабельными. В определенной мере это связано с тем, что назначение прокинетиков осуществляется без учета фактора наличия и отсутствия эндотоксемии. Так, введение антихолинэстеразных средств не всегда приводит к положительным результатам. Эффективность метоклопрамида, домперидона и цизаприда по данным различных авторов широко варьирует. Практически отсутствуют данные о применении в качестве прокинетиков блокаторов синтеза NO и агонистов опиатных рецепторов.

Вышеизложенные факты определяют актуальность настоящего научного исследования.
Цель исследования
Раскрыть механизмы нарушений моторно-эвакуаторной функции желудка и тонкой кишки после абдоминальных вмешательств и в условиях эндотоксемии; определить подходы к их фармакологической коррекции.
Задачи
1. Изучить механизмы организации моторно-эвакуаторной функции желудка и тонкой кишки для осуществления координации в норме.

2. Изучить изменения моторно-эвакуаторной функции желудка и тонкой кишки при использовании прокинетиков различного механизма действия в норме.

3. Исследовать моторно-эвакуаторные нарушения желудка и тонкой кишки после абдоминальных вмешательств при благоприятном течении послеоперационного периода и при летальных исходах.

4. Оценить влияние прокинетиков различного механизма действия на моторно-эвакуаторную функцию желудка и тонкой кишки после абдоминальных вмешательств в раннем послеоперационном периоде.

5. Установить роль эндотоксемии в патогенезе моторно-эвакуаторных нарушений желудка и тонкой кишки при благоприятном течении послеоперационного периода и при летальных исходах.

6. Оценить влияние прокинетиков различного механизма действия на моторно-эвакуаторную функцию желудка и тонкой кишки после абдоминальных вмешательств в условиях эндотоксемии в раннем послеоперационном периоде.

7. Обосновать применение наиболее эффективных прокинетиков для коррекции моторно-эвакуаторных расстройств желудка и тонкой кишки в раннем послеоперационном периоде после абдоминальных вмешательств и в условиях эндотоксемии.
Научная новизна
1. Впервые на основе проведенных фундаментальных экспериментальных исследований получены новые данные о влиянии на моторно-эвакуаторную функцию ЖКТ прокинетиков, действующих на основные рецепторы – адренергические, холинергические, серотониновые, допаминергические, опиатные и нитринергические в различных условиях.

2. Установлено, что механизмом антродуоденальной координации является синхронизация электрической активности двенадцатиперстной кишки (ДПК) и желудка, выражающаяся в появлении пачек пиковых потенциалов на электромиограммах (ЭМГ) ДПК модулированных по частоте желудка.

3. Впервые выявлено, что в норме наиболее значимым фактором в усилении транзита по кишечнику является снижение времени распространения фазы III ММК из ДПК в тощую кишку.

4. Впервые установлено, что после абдоминальных вмешательств основной вклад в подавление распространения ММК по тонкой кишке вносит усиление тормозной неадренергической нехолинергической импульсации, главным медиатором которой служит NO.

5. Впервые показано, что после абдоминальных вмешательств в условиях эндотоксемии в отсутствии ММК наблюдается появление гигантских мигрирующих сокращений (ГМС), которые обеспечивают ускоренное продвижение содержимого по кишечнику.

6. Впервые показано, что после абдоминальных вмешательств в условиях эндотоксемии неостигмин не вызывает усиления антродуоденальной координации, не нормализует распространение ММК из ДПК в тощую кишку и транзит по кишечнику. Более того, введение неостигмина вызывает значительную спастическую активность в тонкой кишке и ГМС.

7. Впервые показано, что после абдоминальных вмешательств и в условиях эндотоксемии домперидон оказывает стимулирующее влияние не только на моторную функцию гастродуоденальной зоны, но и тощей кишки.

8. Установлена эффективность использования домперидона и тримебутина для стимуляции моторно-эвакуаторной функции органов ЖКТ после абдоминальных вмешательств вне зависимости от наличия или отсутствия эндотоксемии. Эти прокинетики ускоряют сроки восстановления электрической активности желудка, ДПК и тощей кишки с появлением ММК, способствуют нормализации антродуоденальной координации и эвакуаторной функции кишечника.

2. После абдоминальных вмешательств нарушения моторно-эвакуаторной функции ЖКТ проявляются снижением антродуоденальной координации, подавлением пропульсивной перистальтики с исчезновением фазы III ММК в тонкой кишке и сохранением некоординированных сокращений тонкой кишки, обеспечивающих минимальное продвижение содержимого по кишечнику. В блокаде пропульсивной перистальтики, ведущую роль играют усиление тормозной импульсации и активация ноцицептивных путей. Основной вклад в подавление распространения ММК по тонкой кишке вносит усиление неадренергической нехолинергической импульсации, главным медиатором которой служит NO.

3. После абдоминальных вмешательств в условиях эндотоксемии в отсутствии ММК наблюдается появление гигантских мигрирующих сокращений (ГМС), которые обеспечивают ускоренное продвижение содержимого по кишечнику. В возникновении ГМС определенную роль играет активация холинергических нервных влияний.

4. Домперидон и тримебутин являются наиболее эффективными прокинетиками в связи с тем, что после абдоминальных вмешательств вне зависимости от наличия или отсутствия эндотоксемии они ускоряют сроки восстановления электрической активности желудка, ДПК и тощей кишки с появлением ММК, способствуют нормализации антродуоденальной координации и транзита содержимого по кишечнику.

Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации корригирующих мероприятий по восстановлению моторно-эвакуаторной функции ЖКТ в послеоперационном периоде. При выборе средств стимуляции моторно-эвакуаторной функции ЖКТ после абдоминальных вмешательств необходимо учитывать наличие или отсутствие эндотоксемии. В результате проведенных исследований установлено, что в ранние сроки после абдоминальных вмешательств стимуляцию моторно-эвакуаторной активности различных отделов ЖКТ следует проводить, используя следующие прокинетики – цизаприд, метоклопрамид, домперидон, пропранолол, L-NAME и тримебутин. Наиболее эффективными препаратами для стимуляции моторно-эвакуаторной функции органов ЖКТ после абдоминальных вмешательств в условиях эндотоксемии являются домперидон и тримебутин. Анализ полученных экспериментальных данных позволил дать обоснованные практические рекомендации по использованию различных прокинетиков после абдоминальных вмешательств и в условиях эндотоксемии.

По результатам исследования получены патенты Российской Федерации на изобретения: №2057483 от 10 апреля 1996 г. «Способ диагностики органов желудочно-кишечного тракта по его электромиограммам и устройство для его осуществления», №2317000 от 20 февраля 2008 г. «Устройство для исследования электрической активности желудочно-кишечного тракта в хронических экспериментах на крысах», №2317117 от 20 февраля 2008 г. «Способ мониторинга электрической активности желудочно-кишечного тракта в эксперименте».

Апробация диссертации состоялась 18 ноября 2008 года на научной конференции Проблемно-плановой комиссии «Заболевания органов брюшной полости и малого таза» научно-исследовательского института скорой помощи им. Н.В.Склифосовского.

Эксперименты осуществлялись в соответствии с приказом Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 № 75 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм использования экспериментальных животных».

В период с 1999 по 2003 годы в экспериментах были использованы специальные технические средства, разработанные Л.Ф. Порядковым (1996, 2001, 2003). В дальнейшем были разработаны новые технические средства, а также методология для исследования электрической активности органов ЖКТ в хронических экспериментах на крысах (патенты РФ - №2317000 и №2317117).

Исследования организации моторно-эвакуаторной функции ЖКТ и влияния прокинетиков проводили в условиях нормы, после лапаротомии и после лапаротомии в сочетании с внутривенным введением липополисахарида Escherichia coli serotype 055:B5 (ЛПС E. coli) («Sigma») в дозе 200 мкг/кг.

Прокинетики вводились в следующих дозировках: неостигмин (прозерин, ОАО «Фармстандарт-Октябрь») - 0,2 мг/кг, кальция пантотенат (ОАО «Фармстандарт-Октябрь) - 0,75 мг/кг, цизаприд (координакс, «Janssen Pharmaceutica») - 0,2 мг/кг, метоклопрамид (церукал, «AWD pharma») - 0,5 мг/кг, домперидон (мотилиум, «Janssen Pharmaceutica») - 0,5 мг/кг, пропранолол (анаприлин, ОАО «АЙ СИ ЭН Лексредства») - 0,15 мг/кг, L-NAME (L-ARGININE METHYL ESTER, «ICN Biomedicals Inc.») - 0,1 мг/кг, тримебутин (тамбутин, «Dae Han New Pharm. Co.») - 2,86 мг/кг.

Для проведения электрофизиологических хронических экспериментов крысам во время лапаротомии были вживлены игольчатые электроды в стенку антральной части желудка, начальной части ДПК и начальной части тощей кишки (15 см дистальнее связки Трейтца), а также зонд в начальный участок тощей кишки (10 см дистальнее связки Трейтца).

Электромиографию выполняли на аппаратурном комплексе «Гастроинтестинальный монитор» (НИИ космического приборостроения, Москва). Записи электрической активности производились как в широкой полосе 0,03 – 100 Гц, так и в низкочастотном (медленные волны)- 0,03-1 Гц и высокочастотном диапазонах (спайковая активность)- 1-100 Гц.

Записи осуществляли ежедневно в течение часа в послеоперационном периоде. В сериях с введением прокинетиков записи проводили в течение трех часов - сначала регистрировали фоновую электрическую активность в течение часа, затем в зонд вводили прокинетические препараты и продолжали регистрацию еще два часа. В серии по исследованию организации моторно-эвакуаторной функции органов ЖКТ и влияния прокинетиков различного механизма действия в норме животным за 10-14 дней до экспериментов были вживлены зонд и электроды по вышеуказанной методике.

При анализе сигналов использовали оригинальную программу обработки данных, разработанную руководителем лаборатории автоматизированных систем управления лечебно-диагностическим процессом НИИ СП им. Н.В. Склифосовского канд.физ.мат.наук В.А. Васильевым и канд.биол.наук Я.Б. Азаровым. При анализе ЭМГ рассчитывали основные параметры электрической активности – медленные волны (МВ), спайковую активность и мигрирующий миоэлектрический комплекс (ММК).

Для оценки периода МВ применялся спектральный анализ тех интервалов ЭМГ желудка, ДПК и тощей кишки, которые содержали пиковые потенциалы на МВ. Оценка спайковой активности производилась двумя способами: 1) расчет процента МВ со спайковой активностью (характеристика количества сокращений за время наблюдения). В часовых записях подсчитывали количество МВ со спайковой активностью, умножали на 100 и делили на общее количество МВ; 2) расчет интенсивности спайковой активности с помощью алгоритма нелинейной фильтрации (патент РФ №2057483). Для цифрового и графического преставления данных спайковой активности за 100% принимали фоновую спайковую активность и рассчитывали % активности от фоновых значений после воздействия для каждого животного. При оценке параметров ММК мы ориентировались на определения, которые дали Сode G.F., Marlett J.A. (1975) и модифицированные нами для нашего эксперимента.

Таблица 1.

Материал исследования

серии экспериментов	Хронические эксперименты		Острые эксперименты
	Число животных	Количество ЭМГ	Число животных
1. Исследование организации моторно-эвакуаторной функции органов ЖКТ и влияния прокинетиков различного механизма действия в норме	30	720	45
2. Исследование динамики изменений моторно-эвакуаторной функции органов ЖКТ после абдоминальных вмешательств при благоприятном течении послеоперационного периода	10	210	10
3. Исследование влияния прокинетиков различного механизма действия на моторно-эвакуаторную функцию органов ЖКТ после абдоминальных вмешательств при благоприятном течении послеоперационного периода	48	1872	40
4. Исследование нарушений моторно-эвакуаторной функции органов ЖКТ после абдоминальных вмешательств при развитии послеоперационного перитонита	11	132	30
5. Исследование динамики изменений моторно-эвакуаторной функции органов ЖКТ после абдоминальных вмешательств в условиях эндотоксемии при благоприятном течении послеоперационного периода	7	168	20
6. Исследование влияния прокинетиков различного механизма действия на моторно-эвакуаторную функцию органов ЖКТ после абдоминальных вмешательств в условиях эндотоксемии при благоприятном течении послеоперационного периода	43	1806	120
7. Исследование нарушений моторно-эвакуаторной функции органов ЖКТ после абдоминальных вмешательств в условиях эндотоксемии при развитии послеоперационного перитонита	59	78	25
Всего	208	4986	310

- Период каждого цикла ММК (сек) - время от окончания одной фазы III до окончания следующей фазы III на одном электроде.

- Процент времени каждой из фаз ММК. В часовых записях подсчитывали длительность каждой из фаз ММК в секундах, затем длительность каждой фазы умножали на 100 и делили на период ММК. При отсутствии ММК в часовых записях подсчитывали длительность каждой фазы в секундах, затем длительность каждой фазы умножали на 100, и делили на 3600 сек (длительность записи).

- Продолжительность фазы III (сек) – расстояние от начала до конца фазы III на каждом электроде.

- Время распространения фазы III от ДПК к тощей кишке – время от окончания фазы III на ДПК до окончания фазы III на тощей кишке.

- Процент времени антродуоденальной координации это время модулированной частотой желудка спайковой активности на ДПК, деленное на продолжительность фазы II в ДПК.

- наличие – отсутствие ГМС – гигантских мигрирующих спайков, которые являются электрофизиологическими коррелятами ГМС – гигантских мигрирующих сокращений.

- наличие – отсутствие спастической активности.

В острых опытах проводили исследование кишечного транзита. Крысам per os вводили маркер Evans Blue («ICN Biomedicals Inc.») в количестве 0,1 мл (50 мг вещества растворяли в 1 мл 0,9% NaCl). Через 20 минут крыс усыпляли летальной дозой уретана. На вскрытии выделяли тонкую кишку (от пилоруса до слепой кишки), измеряли длину всей кишки и расстояние, которое прошел маркер за 20 минут. Индекс транзита - ИТ (выраженный в процентах), определяли как отношение расстояния, пройденного маркером к общей длине кишки, умноженное на 100 (B.Y. De Winter и соавт., 1999). В сериях с введением прокинетиков сначала осуществляли введение препарата, через 40 минут вводили маркер Evans Blue, через 20 минут крыс усыпляли летальной дозой наркотического средства и проводили измерения ИТ по вышеуказанной методике.

Все данные в окончательном варианте представляли как медиану и персентили – Ме (25;75)% и для статистического анализа использовали непараметрические критерии. В электрофизиологических экспериментах для выявления достоверности действия препарата до и после воздействия в 1-й и 2-й час применяли непараметрический критерий – ранговый дисперсионный анализ по Фридману (Friedman –ANOVA). При анализе данных транзита по кишечнику до- и после введения препаратов был выбран непараметрический критерий Манна-Уитни. При исследовании динамики изменений параметров электрической активности и индекса транзита в послеоперационном периоде проводилось сравнение фоновых значений на каждые сутки после операции с нормальными значениями. В этом случае использовали непараметрический критерий Манна-Уитни.