Исследование биорезорбируемых эндобилиарных стентов в эксперименте

Несмотря на впечатляющие результаты реконструктивной билиарной хирургии, сохраняется множество ограничивающих моментов, не позволяющих в полной мере решить проблему лечения больных с механической желтухой (МЖ). При онкологической природе МЖ число пациентов, которым можно провести радикальную операцию, не превышает 25–30%. У 38–46% больных опухолевый блок желчеотделения локализуется в области ворот печени и захватывает близлежащие органы и крупные сосуды, что резко усложняет или делает невозможным радикальное вмешательство. В такой ситуации выходом из положения становятся малоинвазивные эндобилиарные вмешательства, основным из которых является эндопротезирование желчевыводящих путей [8, 9, 10]. Успех оперативного вмешательства во многом зависит от свойств эндопротеза, который должен обеспечить адекватный пассаж желчи. В клинической практике в настоящее время применяют эндобилиарные стенты, изготовленные из синтетических полимеров (силикон, тефлон, полиуретан, полиэтилен и перкуфлекс) [11], при использовании которых могут возникать негативные последствия (быстрая обтурация и миграция стентов, повышенная травматичность чреспеченочного вмешательства). Более широко применяемые расширяющиеся металлические стенты также выявили ряд ограничений (прорастание сетчатых стентов опухолевыми тканями, сопровождающиеся развитием рецидива МЖ [12], невозможность хирургического удаления стента после прорастания и закупорки [13], явления некроза слизи- стой желчных протоков). В последние годы, в связи с успехами в области синтеза полимеров, поиски оптимального материала для конструирования эндобилиарных протезов активизировались. Однако на сегодняшний день не существует идеального материала для изготовления стентов и протезов, соответствующего современным требованиям билиарной хирургии [17, 20].

Активно изучаемые в настоящее время линейные полиэфиры полигидроксиалканоаты (ПГА) – биосовместимые и биодеградируемые полимеры микробного происхождения перспективны для широкого применения в медицине. На полигидроксиалканоаты, вызывающие минимальные иммунные реакции при имплантации, возлагают большие надежды в восстановительной хирургии, в том числе для протезирования трункусных структур [6, 14, 15].

Созданная в Институте биофизики Сибирского отделения Российской Академии наук (г. Красноярск) экспериментальная база в области биотехнологии полигидроксиал-каноатов, положительные результаты токсикологических и медико-биологических исследований [1, 7] позволили развернуть исследования применимости этих полимеров для конструирования биосовместимых сосудистых эндопротезов. С использованием ПГА разработаны и исследованы металлические саморасширяющиеся стенты, модифицированные полимерным покрытием, в том числе нагруженные цитостатическим препаратом. В экспериментах на животных показана высокая эффективность покрытия из ПГА для уменьшения реакции сосудистой стенки и предупреждения осложнений, имеющих место при использовании металли- ческих стентов [2,3]. Зарегистрированная марка материала и полимерных изделий – Биопластотан [8].

Цель работы – изучение эффективности применения экспериментальных моделей стентов, изготовленных из ПГА, для эндобилиарного протезирования.

Материалы и методы

Трубчатые стенты изготовлены методом испарения растворителя с применением растворов высокоочищен-ных образцов полигидроксибутирата (наиболее изученный представитель семейства ПГА). Получено семейство экспериментальных моделей стентов различного диаметра (от 4 до 8 мм, длиной от 3 до 5 см) В эксперименте на 20 беспородных собаках изучены свойства эндобили-арных стентов, изготовленных из ПГА. Животные были оперированы при комнатной температуре в стерильных условиях под калипсол-дроперидоловым наркозом. После выполнения верхнесрединной лапаротомии, верифицирован холедох, разрезом до 3 мм произведена холедохо-томия; в 1 группе (n=9) стент из ПГА был имплантирован в супрадуоденальную часть холедоха и фиксирован к стенке холедоха моножильным шовным материалом из ПГА. Во 2 группе (n=11) животным были имплантированы силиконовые стенты, с аналогичными параметрами длины, диаметра и просвета.

Наблюдение за животным осуществляли в течение 100 суток. Еженедельно проводили взвешивание и оценивали общее состояние животных. В ходе эксперимента до операции, на 7-е, 30-е, 60-е и 100-е сутки проводили общий развернутый анализ крови (анализировали содержание гемоглобина крови, цветной показатель, скорость оседания эритроцитов, форменные элементы крови) [4]. Развернутый анализ биохимических показателей крови проводили с использованием стандартных методик [4]; определяли общий белок крови, сахар, мочевину, общий билирубин; активность амилазы крови; АЛТ, АСТ.

Показателем состояния неспецифического звена иммунитета животных служила фагоцитарная активность лимфоцитов, определяемая с использованием НСТ-теста, и спонтанная и стимулированная люминолзависимая хемилюминесценция лимфоцитов – регистрировали время выхода на максимум интенсивности (i-max) и площадь кривой (s-max) хемилюминесценции.

Морфологические методы исследования тканей включали макроскопическое описание и морфометрическую характеристику препаратов тканей.

Результаты и их обсуждение

Все животные перенесли оперативное вмешательство и на протяжении всего периода наблюдения были активны, имели хороший аппетит. Во время аутопсии оценивали следующие параметры: наличие выпота, спаечного процесса в свободной брюшной полости и подпеченочном простран- стве, внешний вид холедоха в области нахождения протеза, внешний вид печени и двенадцатиперстной кишки.

После вскрытия просвета холедоха обращали внимание на толщину стенки холедоха, наличие видимых воспалительных изменений, состояние слизистой оболочки холедоха, прочность фиксации эндопротеза к стенке холедоха, наличие дефектов в конструкции протеза вследствие биодеградации полимера, величину просвета эндопротеза, присутствие участков сужения в результате отложения сладжа и конкрементов, толщину стенки эндопротеза.

После выведения животных 1 группы из эксперимента на аутопсии выпота, спаечных, рубцовых изменений в свободной брюшной полости и подпеченочном пространстве выявлено не было. Холедох в месте установки стента имел обычный вид; расширения, воспалительной реакции, рубцового процесса не визуализировалось. Все имплантированные стенты из ПГА находились в месте установки, ни в одном случае миграции стента не отмечено. Макроскопических изменений при осмотре печени и двенадцатиперстной кишки не обнаружено.

Просвет холедоха в месте установления стента у всех животных был сохранен, имел обычные размеры (4±1,1 мм), деформаций, стриктур, рубцовых и воспалительных изменений в зоне имплантирования стентов не отмечено. Выше места имплантации расширения просвета холедоха не зафиксировано. При извлечении экспериментальных стентов зафиксировано неплотное сращение со слизистой холедоха, при незначительном усилии последние были легко извлечены из просвета холедоха. Стенты сохраняли первичные физические свойства, не были подвержены процессам кальцификации, не отмечено сужения просвета стентов, диаметр стента составил 4±0,6 мм, диаметр просвета составил 3,5±0,5 мм. Дефектов вследствие биодеградации не обнаружено, имело место лишь уменьшение толщины стенки стента, в среднем она составила 0,06±0,3 мм. Участков сужения просвета стентов не зафиксировано.

У животных 2 исследуемой группы в 3-х случаях отмечено незначительное количество серозного выпота в брюшной полости (до 30–40 мл), в подпеченочном пространстве имел место умеренный спаечный процесс. При исследовании холедоха в области установки стента определялась инфильтрация, расширение протока выше места имплантации до 7±0,4 мм, рубцовые изменения, утолщение его стенки. У 2-х животных этой группы верифицирована миграция стента в область фатерова сосочка. Печень макроскопически имела обычный вид. У 2-х животных отмечена умеренная гепатомегалия. При вскрытии просвета холедоха у всех животных стенка его была утолщена, отмечалось разрастание соединительной ткани, инфильтрация. Силиконовый стент легко был экстрагирован из просвета. Слизистая холедоха в месте контакта со стентом имела бледно-розовый цвет, отмечались участки атрофии, просвет стента у 3-х животных был сужен на 40–50% от исходного вследствие отложений сладжа и компонентов желчи. Стенты были хрупкими, на них имелись отложения солей и пигментов желчи.

Анализ состава периферической крови в группах показал, что в основном эти показатели находились в пределах физиологических величин и были в границах физиологической нормы. Незначительное повышение количества лейкоцитов (от 10 до 12·109/л) и уровня СОЭ (до 10–15 мм/ч) отмечены на 7 сутки после оперативного вмешательства во всех группах у оперированных животных относительно контроля. У животных 2 исследуемой группы к концу периода наблюдения сохранялось умеренное повышение СОЭ (до 10,1±3,3 мм/ч). Существенных изменений в лейкоцитарной формуле крови экспериментальных животных на всех сроках наблюдения также не выявили.

Анализ результатов определения мочевины, общего белка в сыворотке крови животных свидетельствует об отсутствии негативного влияния имплантированных полимерных стентов из ПГА на показатели азотистого обмена и функцию почек животных. У животных 2 группы с 30-х суток было зарегистрировано умеренное повышение уровня общего билирубина, которое было обусловлено нарушением оттока желчи. В этой же группе на 100-е сутки было отмечено повышение уровня АЛТ, что свидетельствовало о развитии холестаза и нарушении функции печени.

Активность печеночных ферментов (АЛТ и АСТ) в динамике эксперимента не выявила отклонений по АСТ. Зарегистрированное в течение первого периода наблюдений повышение активности АЛТ у экспериментальных животных может быть обусловлено как операционной травмой, так и токсическим действием препаратов для наркоза.

Показатели неспецифического иммунитета у животных исследуемых групп характеризуются умеренным повышением активности, о чем свидетельствует незначительное увеличение уровня фагоцитоза и стимулированной хемилюминесценции. Однако угнетения, снижения фагоцитарной активности не отмечено, что свидетельствует об отсутствии длительной антигенной нагрузки и феномена «иммунологического паралича».

Морфологическое исследование участка холедоха животных 1 исследуемой группы, протезированного стентом из ПГА, патологических изменений не выявили. Эпителий располагался на собственной пластинке слизистой, которая представлена рыхлой соединительной тканью, а вся слизистая расположена на слое гладкомышечной ткани, между которыми определялись соединительная ткань и эластические волокна. За мышечной оболочкой визуализировалась субсерозная оболочка, представленная рыхлой соединительной тканью, в которой расположены группы жировых клеток, артерии, вены, лимфатические сосуды, нервы. Серозная оболочка холедоха представлена тонким слоем мезотелия. Данная морфологическая картина соответствовала норме, что объясняется отсутствием воспалительной клеточной реакции. Это подтверждают данные морфометрии. В гистологических препарата печени и двенадцатиперстной кишки животных 1 группы патологических изменений не выявлено.

У животных 2 исследуемой группы во всех препаратах присутствовали признаки воспалительной клеточной реакции, фиброза. Слизистая холедоха была атрофирована, с участками некрозов. В печени определялись признаки холестаза, разрушение балок, гепатоцитов. В зоне швов также присутствовали признаки воспалительной клеточной реакции, множество лейкоцитов, макрофагов, грубая рубцовая ткань.

Заключение

Таким образом, положительные результаты экспериментальных исследований применения эндобилиарных стентов, изготовленных на основе ПГА, дают возможность утверждать, что они пригодны для установки во внепеченочные желчные протоки, и вопрос требует дальнейшего изучения.