Введение. Для создания экспериментального химического ожога пищевода в настоящее время существует несколько моделей зондов различных конструкций [1, 2, 4, 5, 6]. Однако, имеющиеся технические недостатки, в ходе эксперимента требуют зачастую значительно большего количества животных при определении необходимой концентрации и объема вводимой коррозивной жидкости для формирования ожога достаточной глубины ввиду высокой летальности животных от экзотоксического шока и/или перфорации пищевода и желудка.
Цель исследования: получить химический ожог пищевода уксусной кислотой с помощью оригинального устройства у лабораторных крыс и оценить морфологическое состояние слизистой оболочки пищевода.
Материалы и методы. Нами было предложено новое устройство для создания патофизиологического ожога пищевода (Заявка на изобретение № 2015147349 от 06.09.2015 «Способ моделирования патофизиологического химического ожога пищевода у экспериментальных животных») (рис. 1, 2).
Рис. 1. Составные части устройства.
Рис. 2. Устройство в собранном виде.
Устройство состоит из полого эластичного зонда с внешним диаметром 2 мм с двумя продольными длинными боковыми отверстиями по 50 х 1,2 мм (длина отверстий обусловлена длиной пищевода у крысы - 80 мм), которые начинаются, отступив на 10 мм проксимально от слепо заканчивающегося конца. Слепой дистальный конец округлой формы. Металлическая струна-проводник диаметром 1,0 мм свободно располагается внутри зонда по всей длине до слепого конца. На зонд нанесена шкала делений. Уксусная кислота вводится через свободный проксимальный конец зонда (рис. 3-6).
Рис. 3. Устройство для моделирования патофизиологического химического ожога пищевода (1 - полиэтиленовая градуированная трубка; 2 - струна-проводник; 3 - боковые отверстия; 4 - слепо заканчивающийся конец; 5 - свободный проксимальный конец).
Рис. 4. Вид зонда сбоку.
Рис. 5. Вид зонда сверху.
Рис. 6. Вид зонда спереди.
Положительными чертами предложенного устройства мы считаем следующие:
- контролируемая установка зонда за счет присутствия струны-проводника, препятствующей сгибанию его в области отверстий и нанесенной шкалой делений;
- установленный в просвете пищевода зонд не меняет щелевидную форму и объем пищевода за счет наличия узких перемычек между отверстиями, что позволяет вводить меньший объем прижигающего вещества;
- подобранный по величине просвета пищевода животного внешний диаметр устройства предупреждает заброс в дыхательные пути крысы коррозивной жидкости, а слепой конец препятствует попаданию ее в желудок, что создает необходимую экспозицию контакта агента со стенкой пищевода;
- патофизиологичность получения ожога, приближенного к таковому у человека, за счет наличия в зонде длинных отверстий, располагающихся практически по всей длине органа и обеспечивающих естественное давление прижигающего агента на слизистую оболочку;
- устройство позволяет получить в эксперименте химический ожог при использовании различных коррозивных жидкостей без учета их вязкости, поверхностного натяжения, благодаря достаточной ширине отверстий и сохраненным эластичным перемычкам конструкции, которые «расходятся» при введении веществ разной вязкости;
- возможность внутрипищеводного введения различных лекарственных препаратов.
Экспериментальное исследование проведено на базе ФГБУ «Институт общей и экспериментальной биологии» СО РАН (Улан-Удэ) и кафедре факультетской хирургии МИ ФГБОУ ВПО «Бурятский государственный университет» (Улан-Удэ).
Эксперимент выполнен на 24 белых крысах линии Vistar (самках) с исходной массой 180-200 г. Животные находились в стандартных условиях содержания и кормления в виварии ИОЭБ СО РАН в соответствии с Приказом Минздрава РФ № 708Н от 23.08.2010 г. «Об утверждении правил лабораторной практики». Экспериментальные исследования проводились в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977 г.) и правилами Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и научных целей (Страсбург, 1986).
На основе клинико-морфологического исследования были определены оптимальные параметры уксусной кислоты для создания патофизиологического химического ожога пищевода.
Способ получения химического ожога пищевода. Под общей анестезией тиопенталом натрия (из расчета 50 мг/кг внутрибрюшинно) вводили оригинальное устройство в пищевод крысе. Длина зонда, введенного в пищевод, составляла 10,0 - 11,0 см, что соответствует расстоянию от резцов до супракардиального отдела пищевода у крысы [4]. Удаляли струну-проводник. Создавали химический ожог пищевода путем введения через зонд выбранного объема и концентрации уксусной кислоты с внутрипищеводной экспозицией раствора в течение 1 минуты. По зонду из шприца болюсно вводили набранный раствор уксусной кислоты с учетом остающегося объема в полости зонда (проксимальнее отверстий). Объем кислоты, который не был задействован в создании ожога, составлял 0,25 мл, что было определено до начала эксперимента. В последующем после эвакуации оставшейся кислоты шприцем быстро удаляли зонд. В течение 30 минут контролировали состояние животных до выхода из наркоза (рис. 7, 8).
 |
 |
| Рис. 7. Удаление струны-проводника из установленного в пищеводе зонда. | Рис. 8. Введение уксусной кислоты по зонду в пищевод. |
В течение первых суток погибло 15 животных (табл. 1). Оставшихся крыс (9 животных) выводили из эксперимента через 24 часа методом дислокации шейного позвоночника под наркозом тиопенталом натрия (из расчета 50 мг/кг внутрибрюшинно).
Таблица 1. Результаты выбора оптимальной концентрации и объема уксусной кислоты при создании патофизиологического химического ожога пищевода у крыс
Примечание: в скобках указан клинический результат эксперимента через 1 сутки. Знаки: «-» гибель животного; «+» животные остались живыми.
Результаты исследования и их обсуждение. Клинический результат свидетельствовал о том, что 20% концентрация уксусной кислоты в объеме 0,5 и 0,25 мл, а также 30% раствор кислоты объемом 0,25 мл (без учета объема остающегося в полости зонда раствора) не вызывает гибели животных. Увеличение концентрации и объема вводимой кислоты приводит к гибели животных вследствие шока или перфорации пищевода в течение 1,5-14 часов после получения ожога.
На аутопсии через 1 сутки после создания химического ожога пищевода выделяли пищевод и желудок, продольно рассекали, затем производили макроскопический осмотр со стороны слизистой оболочки и адвентиции при помощи увеличительной линзы с последующим взятием образцов стенки, которые помещали затем в 10% нейтральный водный раствор формалина.
При макроскопическом исследовании пищевода после формирования патофизиологического химического ожога 30%-40% уксусной кислотой объемом 1,0 мл и более были выявлены обширные некрозы слизистой оболочки с разрушением части стенки органа и перфорацией. При аутопсии лизис всей нижней трети пищевода отмечен у всех животных с ожогом 40% раствором уксусной кислоты объемом 1,0 и 2,0 мл. Все животные погибли через 1,5 - 2 часа. При получении патофизиологического ожога пищевода 20% раствором уксусной кислоты в объеме 2,0 и 1,0 мл наибольшие изменения локализовались в средней и супракардиальной части пищевода. Отмечалось преобладание сливающихся глубоких некрозов, выраженный отек стенки органа. При этом 3 из 4 животных погибли от экзотоксического шока в течение первых 14 часов после введения кислоты. Участков перфорации пищевода на аутопсии выявлено не было.
В случае получения химического ожога уксусной кислотой в концентрации 20% в объеме 0,25; 0,5 мл отмечались диффузная субтотальная гиперемия слизистой пищевода с участками десквамации эпителия, набухание слизистой оболочки и полнокровие сосудистого русла.
При макроскопическом исследовании пищевода крыс, получивших химический ожог 20% уксусной кислотой объемом 0,5 мл, наибольшие изменения локализовались в средней и супракардиальной части пищевода, которые носили преимущественно циркулярный характер с полиморфизмом макроскопической картины от гиперемии с участками десквамации эпителия до участков некрозов слизистой различной площадью. Отмечался умеренный отек всей стенки пищевода с выраженным набуханием слизистой оболочки на отдельных участках (рис. 9).
Рис. 9. Макроскопическая картина слизистой пищевода крысы через 1 сутки после химического ожога 20% уксусной кислотой объемом 0,5 мл.
При морфологическом исследовании участков стенки пищевода выявлены некротические участки слизистой, глубина некрозов достигала мышечной оболочки с ее частичным разрушением, что соответствует морфолого-эндоскопической картине химического ожога II-III степени человека. Также определялся перифокальный отек слизистой оболочки наиболее выраженный вблизи зоны некрозов, который сопровождался явлениями сосудистого стаза (рис. 10).
Рис. 10. Микроскопическая картина химического ожога пищевода крысы через 1 сутки 20% уксусной кислотой объемом 0,5 мл.
Заключение. Таким образом, необходимый по протяженности, площади и глубине экспериментальный патофизиологический химический ожог пищевода у крыс моделируется с помощью оригинального устройства при внутрипищеводном введении 20% раствора уксусной кислоты в объеме 0,5 мл.
Указанный способ моделирования патофизиологического химического ожога может применяться и у других экспериментальных животных (собака, кролик) с конструированием аналогичного устройства, учитывающего видовые анатомические особенности строения верхнего отдела пищеварительной трубки.