Частота возникновения гнойно-воспалительных заболеваний и их осложнений достигает от 30 до 40% в практике хирурга и напрямую зависит от источника. Превалирующая доля как по частоте встречаемости в хирургических инфекциях, так и по потенциальным осложнениям приходится на гнойные заболевания кожи и мягких тканей. Инфекции кожи и мягких тканей занимают третье место по частоте в этиологической структуре сепсиса. Невзирая на все достижения развития хирургической техники, количество пациентов с гнойными ранами разной этиологии в последние годы не снижается. В среднем оперативная активность при гнойных заболеваниях мягких тканей и кожи составляет 88,8% [1-3].
Наиболее перспективным и активным из системных воздействий при борьбе с инфекцией считалось применение антибиотиков. К сожалению, ввиду мутации, появления новых штаммов и резистентности к известным антибиотикам прогнозы на успех в победе над инфекциями подобным образом не оправдались. Высокая стойкость к антибактериальным препаратам множества новейших штаммов бактерий, являющихся возбудителями гнойной инфекции, побуждает нас к поиску инновационных способов воздействия на микрофлору гнойной раны при ее местном лечении [3; 4].
Применение сорбционно-активных веществ, а также множества их модификаций, обладающих комплексным влиянием на течение раневых инфекций, является одним из передовых направлений в лечении гнойных ран [5]. Среди множества экспериментально-клинических работ с использованием сорбентов серьезно зарекомендовали себя природные цеолитизированные породы. Природные сорбенты, содержащие цеолит, выводят из организма большую часть токсических веществ экзогенного и эндогенного характера происхождения. Очевидным преимуществом его использования является бесспорная эффективность, доступность, естественность, высокая экономичность, отсутствие аллергических реакций и других побочных признаков [3]. Российские хирурги Любарский М.С., Богомолов Н.И., Благитко Е.М. и др. являются новаторами использования цеолитов в медицинской практике. С целью лечения гнойно-некротических ран они применяли натуральный цеолит в качестве мелкодисперсного порошка, смешанного с протеолитическим ферментом [6].
Месторождение цеолитов в Якутии впервые было открыто в Сунтарском районе в 1978 году сотрудниками Якутского института геологических наук СО РАН. Кемпендяйский цеолитоносный район – один из самых масштабных месторождений по своим прогнозным ресурсам (приблизительно 3,5 миллиарда тонн). В пределах данного района залегают месторождения Хонгуруу, Сорос, Улахан-Уоттах и Чучуба. Самым изученным месторождением являются цеолиты Хонгуруу, запасы оцениваются в 51 миллион тонн. В Якутском научном центре СО РАН с 1991 года проводятся организованные научные исследования по определению сферы прикладного значения цеолитов из месторождения Хонгурина в разных областях производства. На сегодняшний день якутский цеолит активно используется в ветеринарии и сельском хозяйстве республики Саха, а также в быту. Оригинальность цеолитного сырья данного региона, в отличие от других, известных в СНГ и России, заключается в исключительно высоком содержании клиноптилолита. Благодаря каркасной алюмосиликатной структуре Хонгурин имеет высокие адсорбционные свойства. На данный момент в научной литературе отмечены несколько работ по исследованию Хонгурина для профилактики и лечения патологических состояний [7].
Устанавливая степень влияния механической активации натурального клиноптилолита из промысловой и вскрышной толщи Саранпаульского месторождения, расположенного в Ханты-Мансийском автономном округе (наиболее распространенного природного цеолита), на физико-химические свойства минерала, ученые установили, что с протяженностью времени механоактивации относительный размер частиц, содержащихся в порошке, уменьшается. Уменьшение значения удельной поверхности частиц ученые объясняют тем, что параллельно с измельчением частиц возникает обратный процесс – их агломерация, которая, очевидно, является результатом стремления к снижению свободной поверхностной энергии [8]. Исследователи приходят к заключению о том, что существует оптимальные время и режим механоактивации цеолитов, соответствующие его наибольшей удельной поверхности, а также сорбционной способности [8].
В этой связи, поскольку исследований, посвященных выявлению механизмов влияния на протекание раневых процессов якутских цеолитов Хонгуруу не проводилось, нам представляется возможным изучить морфогенез гнойно-воспалительных процессов при лечении дренажно-аспирационным материалом на основе цеолита – Хонгурин.
Цель исследования: в эксперименте in vivo оценить действие микропорошка цеолита Хонгуру на течение гнойно-воспалительного процесса кожи.
Материал и методы исследования
Экспериментальное исследование in vivo проводились на белых беспородных крысах-самцах, массой 180±20 г на базе кафедры нормальной и патологической анатомии, оперативной хирургии с топографической анатомией и судебной медицины Медицинского института Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Для исследования все животные прошли карантин в виварии, все животные подбирались без внешних признаков заболеваний. Экспериментальная часть исследования начиная с этапов содержания животных, моделирования патологических процессов и выведения их из эксперимента соответствовал принципам биологической этики, изложенным в Международных рекомендациях по проведению медико-биологических исследований с использованием животных (1985 г.), Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или иных научных целях (Страсбург, 1986 г.), Приказу МЗ СССР № 755 от 12.08.1977 г. «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных», Приказу МЗ РФ № 267 от 19.06.2003 г. «Об утверждении правил лабораторной практики».
Всем животным под эфирным наркозом в стерильных условиях выполняли формирование подкожного абсцесса согласно методике А.А. Басова (2012) [9]. Проводили депиляцию и трехкратную обработку кожи 70%-ным раствором этилового спирта в околопозвоночной области на уровне лопаток для исключения дополнительной травматизации опытных животных. После этого рассекали кожу и подкожную клетчатку размером 1,0×0,3 см. Затем при помощи прямого зажима Бильрот разводили края раны до 1,0×1,0 сантиметра. Вскрывали поверхностную фасцию, пояснично-спинную и собственную фасцию мышцы-выпрямителя спины, фасции разводили прямым зажимом Бильрот. В рану погружали соразмерный марлевый шарик, содержащий суточную культуру штамма St. aureus в концентрации 103/мл-109/мл, после проводили ушивание раны кисетным швом. В эксперименте были использованы стафилококки из коллекции микробиологической лаборатории Клиники Медицинского института Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Животные помещались в индивидуальные клетки. Швы были сняты на третьи сутки с момента внесения марлевого шарика с культурой. Удаляли инородное тело и санировали полость сформировавшегося абсцесса.
В связи с поставленной целью животные были распределены на три группы. Животным I группы (контрольной группы) с экспериментальной моделью гнойно-воспалительного процесса лечение не проводилось. Во II группе экспериментальным животным выполняли стандартное ежедневное лечение гнойной раны антисептическими препаратами: 3%-ным раствором перекиси водорода и хлоргексидином. В III опытной группе, помимо ежедневной обработки раны растворами антисептиков, проводили в рану закладку цеолита Хонгуру, предварительно измельченного до микропорошка и прошедшего стерилизацию (таблица).
Распределение животных по группам в зависимости от типа лечения
|
№ |
Группа |
Способ лечения |
Количество животных (n=21) |
|
1 |
I группа (контрольная) |
Без лечения |
5 |
|
2 |
II группа |
Лечение с использованием растворов Н2О2 и хлоргексидина |
7 |
|
3 |
III группа |
Лечение с использованием растворов Н2О2 и хлоргексидина и микропорошка цеолита Хонгуру |
7 |
Течение раневого процесса оценивали клиническими (по внешним признакам) и гистологическими методами исследования. На 3, 7 и 10-е сутки с момента формирования подкожного абсцесса выполняли забор материала из дна и прилежащего края раны. Для забора гистологического материала крыс подвергали декапитации с соблюдением требований гуманности согласно Приложению № 4 «О порядке проведения эвтаназии (умерщвления) животного» к Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных (приложение к Приказу МЗ СССР № 755 от 12.08.1977 г.) с целью получения комплекса органов для дальнейшего изучения в гистосрезах. Гистологические препараты готовили по общепринятой методике на базе учебно-научной лаборатории патоморфологии, гистологии и цитологии Клиники Медицинского института Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова, полученные препараты окрашивали гематоксилином и эозином. Анализ гистологических срезов проводили с использованием микроскопа Nikon Eclipse Ci-E.
Результаты исследования и их обсуждение
По данным многих исследователей, репарация ран кожи, а также мягких тканей – это процесс достаточно сложный, протекающий на молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом и, наконец, органном уровнях, итогом которого является исчезновение повреждений с наибольшим восстановлением анатомической целостности структур на макро- и микроуровнях. При этом процессы репарации в ране сопряжены с воспалением, формируя с ним общую реакцию, возникающую на какое-либо повреждение [10]. Так, с начала экспериментального моделирования абсцесс был окончательно сформирован на третьи сутки после старта эксперимента. У животных всех исследуемых групп определялась флюктуирующая полость с четкими округлыми границами, с фиброзной стенкой, а также с перифокальным воспалением в области гнойника. При вскрытии и удалении марлевого шарика с гнойным отделяемым под ним определялась полость размером 1,0×1,0 см, с четкими границами. По всей полости прослеживалась гиперемия, на дне раны визуализировались налет фибрина и зоны некроза.
При раневом процессе, как правило, формируется комплексный ответ на повреждение, состоящий из воспалительной реакции и репаративной регенерации, который характеризуется привлечением каждого типа клеток к данному процессу с последующей ликвидацией дефекта тканей [11]. В ходе лечения происходило очищение раны от гнойно-некротических масс, отмечалось появление грануляционной ткани и эпителизация. Клиническая оценка течения гнойно-воспалительного процесса проводилась по признакам очищения раны, перифокального отека, грануляции, эпителизации. Сравнительный анализ по показателям очищения ран показал, что во II группе со стандартным лечением очищение раны наступает на 7-е сутки, тогда как в контрольной I группе (без лечения) оно отмечается на 9-е сутки эксперимента. В III опытной группе установили, что очищение раны от гнойно-некротических масс происходит уже на 5–6-е сутки эксперимента, что в 1,5-2 раза быстрее, чем в группе без лечения и со стандартным лечением.
Анализ перифокального отека гнойно-воспалительной раны показал, что в группе со стандартным лечением (II группе) и при применении микропорошка цеолита (III группе) перифокальный отек исчезает на 5–6-е сутки, тогда как в контрольной группе он держится до 8–9-х суток.
Известно, что в процессе нормального заживления раны участвуют различные функциональные медиаторы, производимые клетками инфильтрата (нейтрофилами, лимфоцитами, макрофагами, тромбоцитами), клетками ретикулярно-эндотелиальной системы (фибробластами, эндотелием сосудов, эпителиальными клетками) и компонентами внеклеточного матрикса [10]. Сопоставление экспериментальных групп по признаку появления грануляций показало, что в III опытной группе процесс грануляции виден на 4–5-е сутки эксперимента, во II группе – на 6–7-е сутки, в то время как I группе (без лечения раны) – на 8–9-е сутки.
Сравнительный анализ в группах по признаку начала краевой эпителизации раны показал, что в группе с использованием микропорошка цеолита Хонгуру ее эпителизация наступает раньше – на 4–5-е сутки от начала эксперимента в сравнении с I исследуемой группой, где начало эпителизации раны наблюдается на 10–11-е сутки, и со второй группой, где данный процесс возникает на 7–8-е сутки.
Гистологическое исследование гнойно-воспалительного процесса показало, что на 3-и сутки эксперимента в I группе животных (без лечения) отмечается инфильтрация ткани полиморфно-ядерными лейкоцитами, локализованная в пределах интактной дермы. На 7-е сутки эксперимента дефект раны заполняется грануляционной тканью, в которой визуализируются расширенные полнокровные сосуды и фибробласты, с формированием эпителиального вала, который не выходит за пределы интактной зоны. На 10-е сутки прослеживается заполнение раны грануляционной тканью, отмечается выраженная инфильтрация полиморфно-ядерными лейкоцитами. Эпителиальный вал выходит за пределы интактной зоны.
Во II группе исследования гистологический анализ показал, что на 3-и сутки, так же как и в I группе, отмечается выраженная инфильтрация полиморфно-ядерными лейкоцитами, начинает формироваться грануляционная ткань. На 7-е сутки в гистологических срезах дна раны визуализируется большое количество грануляционной ткани, с полнокровными кровеносными сосудами. Отмечаются признаки краевой эпителизации. На 10-е сутки формируется эпителиальный вал на границе раневого дефекта, также сохраняется инфильтрация ткани полиморфно-ядерными лейкоцитами. При сравнении с контрольной I группой можно отметить, что во II группе рост грануляционной ткани происходит несколько быстрее, а начальные признаки эпителизации начинаются на 7-е сутки эксперимента.
В работах более ранних лет исследователи отмечают, что неспецифическое воздействие углеродминеральных сорбентов может целенаправленно модулировать пролиферативные процессы и морфофункциональные изменения клеток в зоне раневого дефекта [12]. В III опытной группе с коррекцией микропорошком цеолита Хонгуру на 3-и сутки эксперимента, так же как и во II группе, отмечается выраженная инфильтрация ткани полиморфно-ядерными лейкоцитами, образуется грануляционная ткань. На 7-е сутки выявляется умеренная инфильтрация полиморфно-ядерными лейкоцитами, по всей поверхности раны визуализируются полнокровные сосуды. Происходит краевое «наползание» эпителиального вала на грануляционную ткань. Однако отмечаются участки включения цеолита в грануляционной ткани. На 10-е сутки происходит восстановление кожи в слоях дефекта. Эпидермис покрывает всю поверхность дефекта, он полнослойный, отмечаются новообразующиеся участки коллагеновых волокон. Вместе с тем выявляются включения цеолита под эпителием. В сравнении со II группой в III группе исследования определяется активное очищение раны. Рост грануляционной и эпителиальной тканей у экспериментальных животных III группы наступает быстрее. Уже на 10-е сутки отмечается полное покрытие участка дефекта эпидермисом. При этом следует отметить тот факт, что микропорошок незначительно остается в подкожной основе.
Заключение
Оценка раневого процесса клиническими и гистологическими методами позволяет сделать следующие выводы.
- Применение микропорошка цеолита Хонгуру в лечении гнойно-воспалительного процесса патогенетически обосновано и эффективно.
- Для предотвращения инкорпорирования микропорошка цеолита в ткани, в дальнейшем этапе работы необходима разработка дренажного контейнера для микропорошка цеолита.
Дальнейший глубокий морфофункциональный анализ и поиск новых путей патогенетически обоснованных способов воздействия на раневой процесс позволят приблизиться к решению актуальной задачи хирургии - лечению гнойно-воспалительных заболеваний кожи, имеющему большое значение в медико-социальном и экономическом аспекте.