Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

СЕРОТОНИН В РАЗВИТИИ И ПОДДЕРЖАНИИ ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ РЕАКЦИИ В СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКЕ ЖЕЛУДКА У КРЫС

Трубицина И.Е. 1 Абдулатипова З.М. 1 Васнев О.С. 1 Смирнова А.В. 1 Орлова Ю.М. 2
1 Московский клинический научный центр ДЗ
2 Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова
В статье представлены данные о нарушении нейрогуморальной регуляции в зоне операционной раны желудка. Проведено экспериментальное исследование, которое позволило провести динамическое определение содержания серотонина в слизистой оболочке желудка в зоне оперативного вмешательства. Повышение уровня серотонина в ткани слизистой оболочки имеет место при различных повреждениях желудка. Нарушаются регуляторные механизмы, а следовательно, динамическое равновесие между нейрогуморальными агентами. Нарушение кровотока в месте повреждения и окружающих тканях вызывает гипоксию, некроз и прогрессирующую энергетическую недостаточность, приводящую к метаболическим нарушениям, которые влияют на качество заживления операционной раны. Приведены результаты содержания серотонина в слизистой оболочке желудка в зоне оперативного вмешательства. Доказано, что развитие воспалительной реакции происходит на фоне повышения агрессивных факторов, в том числе серотонина.
cеротонин
желудок
операционная рана
1. Бассалык Л.С. Гастрин и биогенные амины нейрогуморальной регуляции желудочной секреции в норме и патологии: автореф. дис. ... д-ра. – М., 1975.
2. Овсянников В.И. Нейромедиаторы и гормоны в желудочно-кишечном тракте (интегративные аспекты). – СПб., 2003.
3. Струков А.И. Воспаление // Общая патология человека; под ред. А.И. Струкова, В.В. Серова, Д.С. Саркисова. – М., 2002. – С. 271–353.
4. Трубицына И.Е., Чикунова Б.З., Соколова Г.Н., Дубцова Е.А., Сперанский М.Д. Соотношение БАВ в норме и в период язвообразования // Научная конференция общества гастроэнтерологов: тез. докл. конференции. – Тверь, 2002. – С. 27–29.
5. Трубицына И.Е., Царегородцева Т.М., Соколова Г.Н., Серова Т.И., Чикунова Б.З. Содержание БАВ при язвенной болезни желудка // Медицинская иммун. – 2002, – т. 4, № 2. – С. 166–167.
6. Трубицына И.Е., Чикунова Б.З., Соколова Г.Н., Рудь М.В. Соотношение содержания ацетилхолина и холинестеразной активности у больных с патологией гастродуоденальной системы // Роль ошибок природы: труды 32 научной конференции природы, цивилизации и медицины в болезнях органов пищеварения, перспективы гастроэнтерологии. – Смоленск, 2004. – С. 294–297.
7. Фролов В.А., Зотова Т.Ю., Зотов А.К. Болезнь как нарушение информационного процесса. – М., 2006 – С. 188.

В развитии и поддержании повреждений, в частности слизистой оболочки желудка, первостепенное значение принадлежит центральной нервной системе, ее вегетативному отделу с их медиаторами и гистогормонами [2].

Особенностью является то, что эти активные вещества (ацетилхолин, адреналин, серотонин, цитокины и т.д.) участвуют в норме в физиологической регуляции различных функций органов системы пищеварения [4].

Повышение уровня серотонина в ткани слизистой оболочки имеет место при различных повреждениях желудка [5, 6]. Повышение серотонина сопровождается появлением в ткани протеолитической активности при рН 6,5–7,0. В этой связи вырисовывается патогенетическая цепочка серотонин > протеолитическая активность (при р 6,5–7,0) > повреждение. Прослеживается определенная последовательность событий в слизистой оболочке желудка при повреждении под воздействием избыточных доз провоспалительных факторов. Биогенные амины, гормоны и цитокины – активные соединения, в физиологических условиях обеспечивающие гомеостаз тканей организма, в условиях гиперпродукции и локального достижения критической концентрации из физиологических регуляторов превращаются в свою противоположность – в медиаторы раннего периода местного воспаления [4]. Происходит нарушение проницаемости лизосомных мембран с последующим высвобождением тканевых лизосомных гидролаз, обладающих цитотоксическим действием в толще ткани слизистой оболочки желудка. Выполняя роль фактора, инициирующего деструкцию клеток слизистой, воздействие лизосомальных ферментов, а также кислотно-пептического фактора самого желудка на слизистую оболочку желудка со стороны его просвета усугубляет начавшийся в глубине ткани процесс повреждения и является дополнительным фактором развития и поддержания деструкции ткани. Эти сдвиги сопровождаются определенными изменениями содержания ацетилхолина, серотонина и цитокинов в слизистой оболочке и сыворотке крови [3]. Серотонин при экзогенном введении интактным животным (крысы) вызывает повреждение слизистой оболочки желудка.

Формирование деструкции происходит в том участке, где имеет место накопление избыточных количеств биогенных аминов, гистогормонов и цитокинов. Указанные биологически активные вещества в физиологических условиях участвуют в регуляции микроциркуляции, обеспечивая устойчивость клеточных и межклеточных мембран (к этому процессу причастны не только биогенные амины, но и цитокины).

Подводя итоги изложенным материалам, можно утверждать, что формирование деструкции в эксперименте и в клинике связано с высвобождением лизосомальных ферментов, которые проявляют внутритканевый аутолитический эффект и обеспечивают формирование деструкции, возникающей первоначально в толще слизистой оболочки желудка. Высвобождение указанных ферментов становится возможным, как указывалось выше, благодаря избыточной продукции биологически активных веществ, концентрация которых достигает в определенной точке слизистой оболочки желудка критического уровня. Именно благодаря этому в данной точке происходит дестабилизация гомеостаза слизистой оболочки с локальным нарушением микроциркуляции, проницаемости клеточных мембран и мембран клеточных органелл, что ведет к выходу ферментов за «дозволенные» в условиях нормы пределы, т.е. в цитозоль и далее в межклеточную среду, таким образом, развивается типичный воспалительный процесс.

Учитывая вышеизложенное, нами было проведено экспериментальное исследование по определению биологически активных веществ в экстрактах слизистой оболочки в зоне операционного шва у белых крыс после оперативного вмешательства – резекции 1/3 желудка по большой кривизне.

Цель исследования – определить содержание серотонина и его влияние на воспалительный процесс при операциях на желудке у крыс.

Материал и методы исследования

Животные. В качестве объекта исследований использовали белых крыс, массой 180,0–220,0, породы Wistar, полученных из НПП «Питомник лабораторных животных» при Филиале института биоорганической химии РАН. Животных содержали согласно соответствующим нормативам ГОСТа, с учетом общепринятых в мире стандартов гуманного использования животных при проведении экспериментального исследования. В России были приняты международные правила GLP (Приказ МЗ РФ от 19 июня 2003 г. № 267. Правила надлежащей лабораторной практики). Ранее была подписана Хельсинская декларация и приняты РФ принципы биоэтики (редакция 1964 г. и последующие редакции). Для обезболивания использовали эфирный наркоз. Эфир давали из расчета 3–5 мл на 1 кг массы тела через маску в смеси с атмосферным воздухом. Перед оперативным вмешательством крыс не кормили 18 часов, оставляя свободный доступ к воде. Под эфирным наркозом по срединной линии вскрывалась передняя брюшная стенка. Желудок брался на зажим. Производилась продольная резекция 1/3 желудка по большой кривизне. Послеоперационная рана желудка ушивалась двухрядным швом: первый серозно-мышечный, второй – серо-серозный, нитью Викрил 6-0. Желудок погружался в брюшную полость. Передняя брюшная стенка ушивалась непрерывным швом. Узловые швы на кожу.

Для проведения исследования животные были распределены на группы в зависимости от динамики развития и заживления операционной раны. Серотонин (5-НТ) определяли через 1 час, 72 часа и 10 суток. Иссекали 50 мг слизистой без серозной оболочки, тщательно промокали и гомогенизировали в подкисленном бутаноле, используя тефлоновый гомогенизатор. Конечный объем гомогената 4,0 мл. Все манипуляции проводили на холоде. Содержание серотонина определяли по методу Sadovanqvivad Ch. путем гомогенизации в охлажденном бутанол-солянокислом растворе [6]. Экстракт центрифугировали в течение 15 минут при 4000 об/мин. Прозрачную надосадочную жидкость сливали в пробирку с притертой пробкой.

При этом способе из тканей извлекается гистамин, серотонин, дофамин и норадреналин. Затем порцию бутанолового экстракта обрабатывали для определения в ней серотонина. Последующие этапы окисления проводили по модификации Бассалык Л.С. [7]. Все реактивы были приготовлены на трижды перегнанной воде.

Результаты исследования и их обсуждение

Динамическое наблюдение изменений содержания 5-НТ в экстрактах слизистой оболочки желудка при экспериментальной операционной ране выявило определенную закономерность в развитии патологического процесса (табл. 1). Повышение содержания 5-НТ в экстрактах слизистой оболочки желудка в первый час после оперативного вмешательства достигает 3,9 ± 0,4 мкг/г ткани, в контроле 1,4 ± 0,2 мкг/г ткани (р < 0,001). При перерасчете на грамм сухого вещества содержание 5-НТ в отечный период (60 мин) надо умножать на 10. В период рубцевания раны (10 сутки) в окружающей ткани увеличено число тучных клеток, и уровень серотонина вновь повышается до 4,1 ± 0,5 мкг/г ткани (р < 0,001). В этот период при внешнем осмотре отек ткани отсутствует, и содержание 5-НТ не имеет различий при расчете на грамм сухого вещества.

Первый час после воздействия сопровождается значительным повышением серотонина на 279 %, сочетаясь с нарушением проницаемости сосудов, стазом, наблюдается маятникообразный и обратный ток крови, застой в оттекающей части микроциркуляторного русла. Снижается кровоток и в притекающей части микроциркуляторного русла, вызывая спазм артерий и артериол, все это способствует развитию гипоксии ткани. С другой стороны, тромбообразование и спазм артериол предупреждает поступление биологически активных веществ с места повреждения в общий кровоток.

Таблица 1

Содержание серотонина в слизистой оболочке желудка крыс в норме и при экспериментальной послеоперационной ране

n = 5

Контроль

3 суток

5 суток

10 суток

Серотонин, мкг/г ткани

1,4 ± 0,2

4,3 ± 0,3

2,8 ± 0,2

3,1 ± 0,5

р

 

< 0,001

< 0,01

< 0,001

Анализ данных, полученных в условиях экспериментального исследования, позволяет считать, что развитие воспалительной реакции в зоне повреждения происходит из-за того, что снижены защитные механизмы на фоне повышения агрессивных факторов. Повреждены регуляторные механизмы, нарушается динамическое равновесие между нейрогуморальными агентами. Процесс дисрегуляторных нарушений является сложным переплетением гормональных и нервных регуляций. В более поздние сроки в процесс воспаления включается иммунная система. Таким образом, с первого часа после операции в зоне послеоперационного шва в ткани повышается содержание серотонина как медиатора воспаления. Воспаление — типический патологический процесс, который развивается при повреждении тканей и проявляется нарушением кровообращения [3].

В свете современных данных ясно, что воспалительный процесс является комплексом сложных реакций, каждая из которых может доминировать в клинико-патологической картине и которые приводят к расстройствам физического и биохимического равновесия в тканях. В начале острое воспаление, затем включаются механизмы с элементами заживления. Все это сопровождается биохимическими и клеточными изменениями, каждое из которых может доминировать в клинико-патологической картине. Три часа с начала формирования воспалительного процесса операционного шва у животных предшествует максимальным деструктивным процессам, и в этот период в поврежденной ткани происходит одновременное повышение содержание серотонина.

5-НТ, являясь медиатором воспаления, играет важную роль в развитии реакции воспаления в месте повреждения, способствуя нарушению кровотока. Микроциркуляторное русло слизистой оболочки построено по классическому типу, состоит из приводящей части, куда входят артерии, артериолы разного размера, прекапиллярные артериолы, метартериолы. Обменной части – прекапиллярный сфинктер, капилляры, сборная венула, переходящая в оттекающую часть – посткапиллярные венулы, венулы и вены.

Кровоток слизистой оболочки желудка разделяется на 3 отдела: серозный, подслизистый и собственно слизистой оболочки желудка. Во всех этих отделах кровообращение связано, но в то же время автономно. Емкость и распределение крови в разных отделах микроциркуляторного русла регулируется вазомоцией – спонтанным сужением и расширением метартериол и прекапиллярных сфинктеров. Обычно фазы сокращения и расслабления длятся от нескольких секунд до нескольких минут. Фаза дилятации более выражена – 30–260 с, фазы сокращения – 10–120 с. Интервал между фазами 2–5 с.

Наиболее значительные повреждения слизистой оболочки желудка происходят при нарушении кровотока в подслизистом слое, который одновременно обеспечивает кровоток слизистой. Снижение или повышение кровотока в серозной оболочке также компенсируется кровотоком подслизистого слоя, развитием коллатералей и открытием артериовенозных анастомозов.

На интактных животных была проведена серия исследований в которой были показаны доззависимые изменения архитектоники микроциркуляторного русла после введения серотонина (рис. 1, 2, 3, 4). Происходит сужение артериол, продолжается от 100 до 200 с (норма 10–120 с), было зафиксировано их полное «исчезновение» Значительно расширены капилляры и сборные венулы, они полнокровны, нарушена проницаемость стенки сосудов, происходит выход форменных элементов крови в окружающую ткань с образованием обширных кровоизлияний и отека. Венулы расширены, полнокровны, стаз, наблюдается агрегация форменных элементов крови, образование тромбов, стенки сосудов легко повреждаются контактным объективом. Артерии и артериолы сужены, уменьшен приток крови, одновременно венулы и вены расширены, полнокровны, венозный застой.

pic_36.tif

Рис. 1. Микрососуды подслизистого слоя слизистой оболочки желудка крыс после введения серотонина в дозе 15 мг/кг, артериолы в состоянии систолы, полностью «исчезают», агрегаты в венулах. Ув. 160

pic_37.tif

Рис. 2. Микрососуды подслизистого слоя слизистой оболочки желудка крыс после введения серотонина 30 мг/кг. Метартериолы отсутствуют, «прерывистый» кровоток в венулах, агрегация форменных элементов крови. Ув. 160

pic_38.tif

Рис. 3. Введение серотонина (30 мг/кг). Стаз в венулах и капиллярах, обширные, слитые кровоизлияния по ходу сосудов. Ув. 100

pic_39.tif

Рис. 4. Введение серотонина (30 мг/кг), образование эрозии слизистой оболочки желудка

Введение 5-НТ вызывает нарушение кровотока через 2–5 минут, продолжается оно 30–40 мин. Серотонин повреждает все три части микроциркуляторного русла (притекающую, обменную и оттекающую), способствует образованию повреждений слизистой оболочки желудка. При внешнем осмотре слизистая оболочка желудка отечна, слитые кровоизлияния по ходу сосудов, эрозии.

Таблица 2

Содержание серотонина (мкг/г ткани) в слизистой оболочке желудка у интактных животных и после внутрибрюшинного введения серотонина

Контроль

Введение серотонина в дозе 30 мг/кг, интактным животным

1 час после операции

1, 8 ± 0,4

2,9 ± 0,5

3,9 ± 0,4

Р <

0,05

< 0,001

Исследования на интактных животных при введении им 5-НТ убедительно показали, что 5-НТ в вводимой дозе, которая вызывает повышение 5-НТ в слизистой оболочке желудка 2,9 ± 0,5 (табл. 2), способствует нарушению кровотока и образованию повреждений. У опытных животных в зоне операционного шва содержание 5-НТ значительно превышает его при экзогенном введении.

Вывод

При данной экспериментальной модели доказано, что длительное нарушение кровотока в месте повреждения и окружающих тканях вызывает гипоксию, некроз и прогрессирующую энергетическую недостаточность, приводящую к метаболическим нарушениям, которые влияют на качество заживления операционной раны. Таким образом, высокое содержание серотонина не только сочетается с повышением других агрессивных факторов, но и является пусковым моментом для запуска всех повреждающих факторов.

Рецензенты:

Белостоцкий Н.И., д.м.н., старший научный сотрудник лаборатории доклинических исследований, ГБУЗ «Московский клинический научно-практический центр» ДЗМ, г. Москва;

Варванина Г.Г., д.м.н., старший научный сотрудник лаборатории научно-диагностических исследований, ГБУЗ «Московский клинический научно-практический центр» ДЗМ, г. Москва.

Работа поступила в редакцию 08.09.2014.


Библиографическая ссылка

Трубицина И.Е., Абдулатипова З.М., Васнев О.С., Смирнова А.В., Орлова Ю.М. СЕРОТОНИН В РАЗВИТИИ И ПОДДЕРЖАНИИ ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ РЕАКЦИИ В СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКЕ ЖЕЛУДКА У КРЫС // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 10-2. – С. 380-385;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35352 (дата обращения: 10.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074