Экспериментальное моделирование химического ожога пищевода с помощью разных концентраций раствора щелочи

                                  УДК 616.32/33.001.6

Поэтому поиск методов лечения этой патологии требует создания экспериментальной модели ожога пищевода, позволяющей разработать патогенетически обоснованное лечение в зависимости от глубины и стадии поражения.

Экспериментальные модели химического ожога пищевода (ХОП) щелочами мало изучены и не имеют четкого морфологического подтверждения. На современном этапе одной из основных проблем при выполнении эксперимента является сложность дозировки химического агента и, как следствие, большой процент гибели животных на этапе нанесения травмы [6 – 8].

Щелочные растворы, применяемые в качестве прижигающих жидкостей, в основном, являются сильными электролитами. Для этих растворов характерен узкий интервал концентраций, при которых возможно осуществить эксперимент с необходимым по глубине поражением стенки пищевода и минимальной гибелью животных на ранней стадии [9, 10].

Из-за различий в патогенезе ожогов пищевода щелочными растворами и растворами кислот до настоящего времени не создана оптимальная модель локального ожога пищевода, позволяющая снизить гибель животных на ранних этапах эксперимента. Также отсутствуют данные о процессах репарации стенки пищевода после ожогов щелочами и кислотами на основании современных методов морфологических и биохимических исследований.

Материалы и методы

На базе отделения экспериментальной медицины с виварием Приволжского исследовательского медицинского университета исследование химического ожога пищевода проводили на 15 половозрелых крысах-самцах линии Wistar весом 150–200 г, полученных из филиала «Андреевка» Федерального Государственного бюджетного учреждения науки «Научный центр биомедицинских технологий».

Всех животных содержали в стандартных условиях вивария в клетках при свободном доступе к пище и воде.

Условия работы соответствовали принципам биологической этики, требованиям «Международной Хельсинской конвенции о гуманном отношении к животным» (1972), правилам Европейской Конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях ET/S 129 (Страсбург, 18 марта 1986) и приказу Минздрава России от 01.04.2016 № 199н «Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики». Протокол заседания Комитета по Этике ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России № 7 от 07.04.2021 г.

Ожог моделировали путем экспозиции едкого натра (NaOH) с концентрацией 20 %, 15 %, 10 % и 5 % в объеме 1 мл. Для этого под общей анестезией (внутримышечно раствор Золетила 100, (60 мг/кг) в сочетании с раствором Ксила, (6 мг/кг)) расширяли ротовую полость крысы, вводили зонд диметром 1,3 мм, имеющий 6 боковых отверстий диаметром 1 мм около слепо заканчивающегося конца. Длина зонда, введенного в пищевод, составляла 8 см., что соответствует уровню нижней трети пищевода крысы (рис. 1).

В ходе эксперимента через 24–72 часа был произведен забор органокомплекса – пищевод-желудок. Экспериментальный материал фиксировался в 10 % формалине. После фиксации препараты отправляли в стандартную гистологическую проводку на аппарате «Excelsior ES» (Thermo Scientific). Заливка в парафиновые блоки с использованием заливочной станции «HistoStar» (Thermo Scientific), окраска гематоксилином и эозином. Для морфометрической обра- ботки и создания видеоархива полученного материала использовался микроскоп Leica 2500, объектив x4, x10, x20, x40, окуляр x10 на базе отдела морфологии НИИТО ПИМУ.

Результаты и обсуждения

Щелочные растворы, используемые в качестве прижигающих жидкостей, являются сильными электролитами. Тяжелая химическая травма сопровождается изменением кислородного баланса организма. В результате чего нарушается как транспорт, так и утилизация кислорода. Данные изменения клинически проявляются развитием тканевой гипоксии.

В отличие от кислот, щелочи воздействуют гидроксильными ионами (ОН-), которые при взаимодействии с тканевыми белками образуют хорошо растворимые в воде альбуминаты, вследствие чего щелочи способны глубоко проникать в ткани, вызывая их резкую гидратацию и набухание (колликвационный некроз). Данная группа веществ вызывает омыление тканей с зоной некроза без образования струпа. Результатом ожога щелочью является глубокое поражение стенки органа, что способствует более частому, чем при поражении кислотой, развитию внеорганных осложнений. Прием щелочей происходит значи- тельно реже, они приводят к наиболее тяжелым по глубине и протяженности ожогам пищевода. Следствиями химического поражения пищевода являются перфорации органа с более высокой частотой летальных исходов.

Рис. 1. Проведение затравки наркотизированных животных

Fig. 1. Carrying out the inoculation of anesthetized animals

Fig. 3. Zone of ischemia in the stomach, bordering on necrosis

Fig. 2. Penetrating stomach ulcer into the liver, total ischemia of the stomach

Влияние 10 % щелочи на общее состояние животных не демонстрировало выраженную тяжесть травмы. Однако воздействие ожога вызывало у самцов вялость, отсутствие интереса к пище в течение первых суток. В данной группе летальных исходов не было.

Ожог 5 % раствором едкого натра не спровоцировал тяжесть, несовместимую с жизнью. Животные вели себя активно, передвигались по клетке. Через 2 часа после затравки начинали пробовать корм и воду.

В брюшной полости наблюдали инфильтративные изменения с участками ишемии. Стенки кишечника оставались интактными.

Морфологическое исследование образцов взятых тканей показало, что при ожоге пищевода 20 % раствором NaOH обнаружен тотальный некроз (100 %) эпителиальной выстилки до мышечного слоя и частично в мышечном слое, выраженная воспалительная инфильтрация, кровоизлияния и полнокровие сосудов. В просвете органа некротические массы (рис. 4).

Ожоговая травма 15 % раствором NaOH привела к массивному некрозу (70 %) эпителиальной выстилки, что сопровождалось выраженной воспалительной инфильтрацией, кровоизлияниями и полнокровием сосудов (рис. 5).

При воздействии 10 % раствором каустика наблюдали умеренно выраженный некроз эпителиальной выстилки, выраженное расплавление ороговевающего слоя, умеренная воспалительная инфильтрация. Площадь некроза составляла 15 % (рис. 6).

При моделировании ожога пищевода 5 % NaOH обнаружены очаговые некрозы, занимающие около 5 % площади, и мелкие кровоизлияния эпителия, полнокровие сосудов мышечного слоя. Воспалительная инфильтрация и нарушения кровообращения в окружающих тканях отсутствовали (рис. 7).

Площадь некроза и изменения сосудисто-воспалительного характера рассчитывали, как среднее значение в 10 полях зрения на увеличении Х400 (табл. 1).

Рис. 4. Окраска гематоксилином и эозином. х 100 Поперечный срез пищевода. Тотальный некроз эпителия до мышечного слоя и частично в мышечном слое, выраженная воспалительная инфильтрация, кровоизлияния и полнокровие сосудов, некротические массы в просвете

Fig. 4. Staining with hematoxylin and eosin. х 100 Cross section of the esophagus. Total necrosis of the epithelium to the muscle layer and partially in the muscle layer, pronounced inflammatory infiltration, hemorrhage and vascular congestion, necrotic masses in the lumen

Рис. 5. Окраска гематоксилином и эозином. х 100 Поперечный срез пищевода. Массивный некроз эпителия, выраженная воспалительная инфильтрация, кровоизлияния и полнокровие сосудов

Fig. 5. Staining with hematoxylin and eosin. х 100 Cross section of the esophagus. Massive epithelial necrosis, severe inflammatory infiltration, hemorrhage and vascular congestion

Рис. 6. Окраска гематоксилином и эозином. х 100 Поперечный срез пищевода. Умеренный некроз эпителиальной выстилки, расплавление рогового слоя, признаки воспалительной инфильтрации

Fig. 6. Staining with hematoxylin and eosin. х 100 Cross section of the esophagus. Moderate necrosis of the epithelial lining, melting of the stratum corneum, signs of inflammatory infiltration

Таблица 1. Морфометрическое исследование состояния эпителия пищевода при различных концентрациях раствора NaOH

Table 1. Morphometric study of the state of the esophageal epithelium at various concentrations of NaOH solution

Концентрация раствора NaOH	Площадь некроза	Воспалительная инфильтрация	Нарушения кровообращения
5 %	5 %	-	+
10 %	15 %	+	+
15 %	70 %	+++	++
20 %	100 %	++	++