Методология флоуметрии, 1999 г. стр.69-79.
Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на микроциркуляцию и систему антиперекисной защиты при экспериментальном панкреатите
Ю.С.Винник, Д.В.Черданцев, А.А.Вахрунин, О.В.Первова, В.А.Грушкин
Красноярская государственная медицинская академия, кафедра общей хирургии
Диагностика и лечение острого панкреатита на протяжении нескольких десятилетий остается одной из актуальных проблем абдоминальной хирургии. Летальность при деструктивных формах достигает 50%, и до настоящего времени прогнозировать течение и исход заболевания невозможно, до конца не выяснены все этапы патогенеза заболевания.
Одним из наиболее интересных направлений изучения патогенеза является исследование мембранных нарушений при остром панкреатите (ОП). Следствием дестабилизации клеточных мембран является продолжающийся аутолиз ПЖ и системные органные нарушения. Доказано, что значительная роль в патологии клеточных мембран при ОП принадлежит процессам перекисного окисления липидов (ПОЛ). Мы попытались изучить состояние системы ПОЛ-антиоксидантной защиты (АОЗ) при остром панкреатите и исследовать влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на эту систему и состояние микроциркуляции. Интерес к изучению микроциркуляции был продиктован теорией "окислительного стресса" как одного из механизмов микроциркуляторных нарушений при ОП [1].
Расстройство микроциркуляции приводит к нарушению кислородного баланса тканей и изменению обмена интерстициальной жидкости. Нарушение тканевого дыхания, развитие гипоксии и метаболического ацидоза приводит к дестабилизации обменных процессов, и как следствие, повышению потребности организма в кислороде. Кроме того, из-за выраженного болевого синдрома, развития пареза кишечника, снижается амплитуда дыхательных движений, что еще больше усиливает явления недостаточности органной гемоперфузии. В состоянии гипоксии или, так называемого, "окислительного стресса" - патологически повышается выработка активных форм кислорода (АФК), наступает дальнейшая блокировка антиоксидантной системы и, таким образом, замыкается порочный круг развития эндогенной интоксикации.
В ряде экспериментальных и клинических исследований нами была установлена прямая зависимость между выраженностью токсемии и степенью системных микроциркуляторных нарушений.
Реакция сосудов микроциркуляторного русла поджелудочной железы (ПЖ) на воздействие панкреатогенных токсинов характеризуются замедлением линейной скорости кровотока, агрегацией и стазом форменных элементов крови, повышением проницаемости сосудов, что приводит к стойкому снижению органной микроциркуляции.
Хирургическая тактика при остром панкреатите до настоящего времени дискутабельна. Предложены различные схемы как оперативного так и консервативного лечения разных форм острого панкреатита. В последние годы, с созданием современных лазеров, в клиническую практику внедряются новые способы применения низкоэнергетического лазерного излучения (НИЛИ). Однако механизмы его действия на биологические структуры до конца не раскрыты.
Известно, что лазерное излучение характеризуется такими свойствами как временная и пространственная когерентность, поляризованность, монохроматичность, плотность мощности и энергии излучения. Однако определяющей в фотобиоэффекте лазеров является временная когерентность. Монохроматичность - один из основных факторов, определяющих направление и интенсивность изменений в живых системах. Установлено, что с увеличением дозы изменяется характер биоэффекта от стимулирующего до летального исхода. Однако, при одной и той же дозе, но с увеличением плотности мощности и с уменьшением экспозиции усиливается фотобиоэффект и наоборот [3]. В настоящее время клиническое и лабораторное подтверждение получили несколько теорий, суммарное действие которых объясняет воздействие лазера на организм. Реакция взаимодействия облучаемых тканей различна и зависит не только от методики облучения, но и от исходного состояния клетки.
Один из механизмов воздействия лазера на биологические ткани - это поглощение энергии макромолекулами. Данный эффект объясняется совпадением спектра поглощения фермента с энергетическим спектром лазерного излучения. Есть исследования, свидетельствующие, что акцепторами НИЛИ являются такие ферменты, как церулоплазмин, супероксиддисмутаза, каталаза, НАДФ-Н-оксидаза, глутатион-S-трансфераза, глутатионпероксидаза, дегидрогеназы, фосфотазы, цитохромоксидазы, а также некоторые органические соединения, являющиеся составной частью ферментов - протопорфирины и их производные [4]. Молекулы этих веществ имеют металлосодержащие простетические группы, что и позволяет им быть первичными акцепторами. Энергия лазерного излучения первично поглощается этими ферментами, они переходят в активное состояние и запускают систему антиперекисной защиты (АПЗ).
Под влиянием НИЛИ повышается деформабельность форменных элементов, улучшаются реологические свойства и кислородтранспортная функция крови, облегчается диссоциация оксигемоглобина, повышается активность ферментов дыхательной цепи, нормализуется кислородный баланс тканей, возникает дилятация артериальных сосудов и улучшается лимфатический дренаж [2]. Механизм активации регионарных микроциркуляторных процессов заключается в увеличении количества функционирующих капилляров, ранее находившихся в резервном состоянии, а также в улучшении реологических свойств крови. При этом не происходит слипания эритроцитов между собой, и последние способны проникать в капилляры, которые были закрыты для них в результате некроза, патологической закупорки сосудов, состояния ишемии. Имеются литературные данные о способности НИЛИ улучшать кислородсвязывающую функцию эритроцитов [5].
Основываясь на патогенетических аспектах лазерного воздействия и патоморфологических особенностях развития острого панкреатита, на кафедре общей хирургии КрасГМА была разработана оригинальная методика чрескожной лазерной терапии при панкреонекрозе.
Работа носила экспериментальный характер - выполнена на беспородных собаках, с массой тела от 18 до 25 кг.
Целью исследования было изучить реакцию микроциркуляторного русла интактной ПЖ и при панкреонекрозе в ответ на воздействие инфракрасного лазерного облучения, взаимосвязь между динамикой гемоперфузии и показателей системы перекисного окисления липидов, активации антиоксидантной защиты.
В первую серию эксперимента вошли15 животных, которым под внутривенным наркозом производилась верхнесрединная лапаротомия, с последующей имплантацией на поверхность ПЖ и печени полихлорвиниловых держателей для эндоскопического датчика лазерного допплеровского флоуметра. Дистальные концы которых через отдельные проколы выводили на переднюю брюшную стенку и фиксировали.
Для исследования тканевой перфузии, мы применяли метод лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ). Использовали одноканальный лазерный допплеровский флоуметр BLF 21 американской фирмы "Transonic Systems Inc".
Показатели микрогемодинамики исследовали до облучения, после интраоперационного облучения - непрерывно в течение часа, и первые 4 часа послеоперационного периода и в течение последующих 5 суток до и после облучения. В послеоперационном периоде сеансы лазеротерапии производили чрескожно, в проекции поджелудочной железы. Регистрацию показателей периферической гемоперфузии производили методом лазер допплер флоуметрии с помощью поверхностного датчика типа S на передней брюшной стенке, правой передней лапы, конъюнктивы глаза. Органный кровоток исследовали при помощи эндоскопического датчика типа Е.
Анализ полученных результатов выявил резкое возрастание величины тканевой перфузии ПЖ и печени через 15 минут после непосредственного облучения железы. Наиболее высокие цифры были зарегистрированы через 30 минут после окончания сеанса лазеротерапии.
В послеоперационном периоде, учитывая способность кожных покровов отражать лазерные лучи, мы увеличивали дозу, путем удлинения времени экспозиции. При этом реакция органной и периферической микроциркуляции имела те же тенденции, что после интраоперационного облучения железы. Через 30 минут цифры кровотока достоверно повышались и были стабильно выше исходных на следующие сутки.
Во вторую серию вошли 15 животных. Моделирование панкреонекроза осуществляли по методике Далгата и соавт. путем введения аутожелчи под давлением в левый долевой проток поджелудочной железы [6]. Через 18 часов после создания модели, всем животным проводились сеансы чрескожной лазеротерапии. Параметры НИЛИ и методика регистрации показателей органного и периферического кровотока была аналогичны предыдущей серии.
У всех собак через 18 часов после создания модели панкреонекроза и развития выраженной клиники интоксикации, наблюдалось уменьшение показателей тканевой перфузии во всех измеряемых точках. В пользу панкреонекроза свидетельствовали и лабораторные показатели: лейкоцитоз, высокие значения лейкоцитарного индекса интоксикации, билирубина, амилазы крови, мочевины. В качестве специфических показателей активности процессов перекисного окисления липидов определяли малоновый диальдегид, активность антиперекисной защиты оценивали по уровню ферментов: супероксиддисмутазы, каталазы, глутатион-S-трансферазы, глутатионпероксидазы.
Лазеротерапию осуществляли полупроводниковым инфракрасным лазером "УЛАН" с длиной волны 0,89 мкм, мощностью датчика излучения 7 Вт. Выбор лазера не был случайным. Аппарат принадлежит к новому поколению медицинских лазеров. В нем впервые были собраны и воплощены самые эффективные режимы для лазеротерапии внутренних органов. Инфракрасный спектр излучения, с длиной волны 0,89 мкм позволяет доставлять энергию к органам и тканям на глубину 5-6 см., благодаря чему можно воздействовать практически на все органы и ткани. Большая расходимость пучка излучения дает возможность облучать значительную площадь без применения специальной расфокусирующей оптики. Экспериментальные и клинические исследования показали высокую эффективность полупроводниковых лазеров в клинической практике для лечения самых различных заболеваний.
Эффективность применяемой методики чрескожной лазеротерапии оценивали по нескольким направлениям: динамике клинических проявлений заболевания, показателям лазерной допплеровской флоуметрии, биохимическим анализам и изменению активности специфичных показателей системы ПОЛ-АПЗ.
Анализ результатов позволяет утверждать о наличии выраженной положительной динамики показателей микрогемодинамики во всех измеряемых точках, на фоне проведения сеансов лазеротерапии, причем, значения ЛДФ, начиная с 3 суток НИЛИ до следующего сеанса лечения были равны показателям после предыдущего сеанса лазеротерапии. В последующие дни, исходные значения ЛДФ были стабильно выше показателей микроциркуляции, зарегистрированных после предыдущего НИЛИ, причем при статистической обработке получены однонаправленные изменения активности ферментов АПЗ и микрогемодинамики в ответ на чрескожное лазерное облучение. Снижение общей интоксикации на фоне лазеротерапии, улучшение органной и периферической гемоперфузии и быстрое купирование клинических проявлений заболевания доказывают способность применяемой схемы НИЛИ эффективно воздействовать на патогенетические звенья панкреонекроза.
Таким образом, в процессе развития острого панкреатита поступательно меняется активность различных ферментов АОЗ. Применение метода лазер допплер флоуметрии позволило доказать наличие высокой корреляционной связи между активностью свободнорадикального окисления и степенью микроциркуляторных нарушений. По-видимому, процессы ПОЛ имеют универсальный характер, и один из уровней реализации патологических эффектов - это система микроциркуляции. Экспериментальная апробация метода чрезкожной лазерной терапии показала способность эффективного воздействия метода на динамику клинических симптомов, систему микроциркуляции, активность ферментов АПЗ и процессы ПОЛ.
Литература
Influence of low-intensity laser radiation on microcirculation and antioxidant protection system with experimental pancreatitis
Y.S.Vinnik, D.V.Cherdanzev, А.А.Vachrunin, О.V.Pervova, V.А.Grushkin
Krasnoyarsk State Medical Academy, Faculty of general surgery
The aim of our research problem was to investigate the state of the lipid-peroxidation system -antioxidant protection (АОP) with acute pancreatitis and also the influence of the low-intensity laser radiation on this system and the state of microcirculation. Our interest to study microcirculation was required by the oxidising stress theory as one of microcirculation infringements mechanisms with acute pancreatitis. In some experimental and clinical researches we have established the direct dependence between level of toxins of blood and level of the microcirculation disturbements system.
The reaction of vascular of the microcirculate channel on the influence of pancreatogenic toxins is characterised by the sound decreasing of the organ microcirculation. To investigate the tissue perfusion, we used the method of the laser-doppler floumetry (LDF).
After we have modelled the experimental pancreatitis, the low- intensity laser radiation (LILR) was made by the infrared laser though skin in projection of the pancreas, using the original method. The analysis of the results has revealed the ability of the used technique LILR to improve the microhemodinamic parameters and to activate the AOP system.
The usage of the LDF method has let us to provoke the existents of high correlation connection between the activity of the free- radical oxidation and the level of the microcirculate disturbements. The experimental approbation of though skin laser therapy method has shown the ability of the effective influence of the method on the clinical symptoms dynamics of microcirculation system, activity of the enzymes of AOP and the lipid-peroxidation processes.
