диссертации / 73
.pdfции и протез работали как единый комплекс. В результате происходило формиро-
вание полноценного слоя соединительной ткани и укрепление ПБС (преимуще-
ственно в поперечном направлении), при котором сохранялась ее высокая растяжи-
мость вдоль средней линии.
3.10 Оксидативные повреждения волокон сеток и их связь с механическими
свойствами. (10 серия).
В группах с продольным расположением протезов Dyna L и Parietene L, где они были имплантированы без учета направлений преобладающих нагрузок, воз-
никли деформации растяжения (Dyna L) и изгиба (Parietene L). Сканирующая элек-
тронная микроскопия (СЭМ) в этих группах показала наличие трещин на волокнах протезов (рис.44 А,Б). В группах с поперечным расположением Dyna L и Parietene L анизотропные структуры сеток были оптимально ориентированы по отношению к физиологическим нагрузкам. Деформационные изменения имплантатов практи-
чески отсутствовали, а во взятых пробах оксидативные трещины волокон не были выявлены.
Отдельно следует выделить результаты СЭМ в группах с продольным и по-
перечным расположением Ultrapro, так как оксидативные трещины волокон были обнаружены в пробах из обеих групп (рис.44В). В отличие от двух других легких протезов сетка Ultrapro имела деформационные изменения как при продольном, та и при поперечном расположении. При этом и деформации растяжения, и деформа-
ции изгиба не были типичны. Деформации растяжения имели крайнюю степень вы-
раженности и проявлялись в виде разрывов, а деформации изгиба, наоборот, были минимальны и выглядели в виде волнообразных складок с небольшим уменьшение протезов в длину. Кроме того, интенсивность воспалительной реакции на материал,
имеющий в составе резорбируемую нить, была выше, чем у 2 других легких сеток.
Поэтому с одной стороны оксидация волокон могла быть вызвана исключительно длительной и бурной воспалительной реакцией, провоцируемой деградацией мо-
нокрила, а с другой – воспалительной реакцией и деформационными изменениями.
141
А
Б
В
Рис. 44. СЭМ: А (слева направо) – структура Parietene L до имплантации, волокно до имплантации, оксидативные трещины на волокне эксплантированной Parietene. Б (слева направо) – структура Dyna L до имплантации, волокно до имплантации, оксидативные трещины на волокне эксплантированной Dyna L. В (слева направо)
– волокно Ultrapro до имплантации, волокна с трещинами из группы с продольным и поперечным расположением.
В опытах in vitro образцы трех сеток, вырезанные в продольном и попереч-
ном направлениях, подвергали месячной оксидации и 100-кратным циклическим
142
нагрузкам на растяжение. Поперечные образцы Ultrapro выдерживали около 20
циклов, после чего происходило их разрушение. Продольные образцы проходили через циклические испытания с незначительной остаточной деформацией, состав-
лявшей около 5%. Образцы Parietene L показали малую остаточную деформацию вдоль петельных столбиков (9.9 + 2.3%) и умеренную – поперек (18.8 + 4.1%), при этом в обоих тестах полностью сохранялась структура сетки. В продольном направ-
лении пробы Dyna L были высоко устойчивы к циклическим нагрузкам (8.6 +
1.5%), а в поперечном направлении был получен самый большой прирост остаточ-
ной деформация (49.8 + 5.7%), который сопровождался перегруппировкой струк-
турных элементов.
При исследовании проб, подвергавшихся длительной оксидации и цикличе-
ским нагрузкам на растяжение, под сканирующим микроскопом трещины на во-
локнах были обнаружены только в поперечных пробах Dyna L. Повреждений в про-
бах Parietene L, которые имели более высокий модуль эластичности и небольшую остаточную деформацию, выявлено не было. Также не были обнаружено трещины волокон в поперечных пробах Ultrapro, у которых произошло быстрое разрушение при циклических нагрузках, и в продольных, у которых была отмечена минималь-
ная остаточная деформация. В контрольных исследованиях, когда пробы подверга-
лись только оксидации или циклическому растяжению, трещин волокон также вы-
явлено не было.
Таким образом, данные экспериментальных исследований и комбинирован-
ных тестов подтвердили, что трещины на волокнах протеза, прежде всего, являются результатом оксидативного стресса, но они могут также возникать на фоне умерен-
ной воспалительной реакции на инородное тело, если происходит многократно по-
вторяющееся воздействие на растяжение или изгиб, которое сопровождается накоплением необратимых деформационных изменений. Поэтому при расположе-
нии протеза без учета его механических свойств, даже низкие мышечные нагрузки могут значительно ускорить процесс оксидативного повреждения волокон.
143
Глава 4. Обсуждение результатов.
Пластика грыжевого дефекта с использованием сетчатых имплантатов явля-
ется одной из наиболее часто выполняемых операций в хирургии. Использование при послеоперационных грыжах укрепляющих протезирующих материалов может привести к снижению числа рецидивов до 10% и ниже [393]. Даже при паховых грыжах в настоящее время широко используются и завоевывают все большее при-
знание различные методы лапароскопической и открытой протезирующей пла-
стики. Классические исследования, касающиеся факторов риска для развития пер-
вичных и рецидивных паховых и инцизионных грыж, обычно фокусируются на во-
просах хирургической техники, локальной анатомии и физических нарушений, та-
ких как повышение внутрибрюшного давления. В последнее время центр внимания исследователей сместился в сторону нарушений экстрацеллюлярного матрикса, его главного компонента – коллагена, и деградирующих матриксных металлопротеи-
наз (MMPs). Именно с этими нарушениями связывают возникновение грыж и по-
явление рецидивов [178, 179, 394-396].
До сих пор число исследований, изучающих эффект местного введения био-
активных субстанций для улучшения ранозаживления после пластики грыж было довольно ограничено. Достоверное снижение формирования послеоперационных грыж после местного введения трансформирующего фактора роста бета 2, основ-
ного фактора роста фибробластов (bFGF) и интерлейкина -1 было обнаружено Robson и соавт. [355, 356]. Формирование первичных послеоперационных грыж, так же, как и случаев рецидивов, снижалось при использовании стержней, покрытых bFGF. Улучшение ранозаживления было связано с повышением количества фиб-
робластов и макрофагов в области фасциального разреза, увеличением синтеза кол-
лагена и формированием экстрацеллюлярного матрикса, а также с заметным повы-
шением неоваскуляризации [355, 356]. С другой стороны, Korenkov и соавт. [357]
не обнаружили признаков укрепления передней брюшной стенки после местного введения трансформирующего фактора роста бета 2. К сожалению, ни в одном из вышеперечисленных исследований не было произведено анализа качества форми-
рующегося рубца и соотношения коллагенов I/III типов. К тому же, до сих пор не
144
существует доступных биоактивных хирургических сеток, способных улучшать их интеграцию путем влияния на соотношение коллагенов I и III типов. Поэтому раз-
личные биоактивные агенты с доказанным влиянием на процессы ранозаживления были введены в мультифиламентную структуру хирургической сетки Mersilene, а
оценка ее интеграции проводилась не только по количеству, но и по качеству обра-
зовавшегося коллагена.
Цинк нашел широкое применение в качестве местного средства для лечения ран, несмотря на то, что его эффекты имеют документальное подтверждение только при оральном применении у пациентов с дефицитом цинка. И если влияние цинка на коллаген деградирующие ферменты (металлопротеиназы, MMPs) описаны в де-
талях, то до сих пор нет доступных данных по исследованию воздействия цинка на соотношение коллагенов I/III типов. Norman и соавт. проанализировали изменение прочности инцизионных ран у крыс и морских свинок на 7 и 14 день после создания раны у животных, которым орально или парентерально вводили соли цинка. Ав-
торы не обнаружили разницы между прочностью ран в исследуемые сроки ни у крыс, ни у морских свинок, дополнительно получавших цинк [397]. Agren [398]
описал стимулирующий эффект цинка при заживлении язвы на ноге, связанный с повышенной реэпителизицией, снижением воспаления и угнетением бактериаль-
ного роста. Однако нами не было обнаружено достоверной разницы при сравнении количества и качества коллагена между образцами сетки с добавлением цинка и контролем.
Ранее было продемонстрировано, что тетрациклины обладают ингибирую-
щим эффектом в отношении металлопротеиназ млекопитающих, таких как колла-
геназа I типа (MMP-1) и коллагеназа/желатиназа IV типа (MMP-2) [399]. Lauhio и
соавт. [400] показали, что прием доксициклина в течение двух месяцев может сни-
зить уровень MMP-8 в сыворотке и особенно в других жидкостях организма
(например, в слюне), содержащих воспалительный экссудат, и таким образом спо-
собствовать уменьшению разрушения тканей при реактивном артрите. При толу-
олдиизоцианат индуцированной астме доксициклин достоверно снижал воспале-
145
ние и гиперреактивность дыхательных путей и приводил к уменьшению экспрес-
сии MMP-9 mRNA и белка [401]. В то время как нами не было выявлено влияния доксициклина на соотношение коллагенов I/III типов, общее отложение коллагена,
которое оценивали по отношению коллаген/белок, было достоверно выше в пробах сетки, содержащей доксициклин. Эти данные соответствуют находкам Lamparter и
соавт. [402], обнаружившим более высокое содержание коллагена у крыс, получав-
ших доксициклин.
Витамин С (аскорбиновая кислота) необходим для роста и заживления тканей во всех частях тела. Он нужен для формирования коллагена и важен для заживле-
ния ран, а также для восстановления хрящевой ткани, костей и зубов. Тяжелая форма дефицита витамина С известна как цинга, которая преимущественно пора-
жает взрослых истощенных людей. Кроме того, Vaxman и соавт. обнаружили, что витамин С повышал уровень связанных с синтезом коллагена металлов – Fe, Cu и Mn, в процессе заживления толстокишечных анастомозов [403]. Даже местное при-
менение аскорбиновой кислоты вызывает положительные эффекты, включающие увеличение синтеза коллагена, фотопротекцию от ультрафиолетового излучения А и В и улучшает общее течение различных воспалительных дерматозов [404]. Не-
смотря на то, что Zhang и соавт. [405] обнаружили стимулирующий эффект аскор-
биновой кислоты в отношении клеточной пролиферации, коллагена I типа и син-
теза щелочной фосфатазы в экспериментах in vitro, мы в своем исследовании in vivo
не наблюдали достоверного влияния аскорбиновой кислоты на показатели колла-
ген/протеин и соотношение коллагена I/III типов.
Гиалуроновая кислота является одним из основных компонентов экстрацел-
люлярного матрикса и играет важную роль в процессе ранозаживления. Известно ее влияние на многие события, определяющие успешное ранозаживление, включая воспаление, миграцию клеток, ангиогенез, реэпитализацию и формирование руб-
цовой ткани. Благодаря активности гиалуронидазы и метаболизации клетками, ги-
алуроновая кислота присутствует в тканях в течение короткого периода. Исследо-
вания у животных показали, что гиалуроновая кислота ускоряет процессы раноза-
146
живления у крыс и хомяков [406]. И хотя известно, что гиалуроновая кислота иг-
рает важную роль в процессах ранозаживления, число клинических наблюдений по использованию этого полимера ограничено. Положительные результаты были от-
мечены при ряде заболеваний. Так, гиалуроновая кислота в течение многих лет с успехом применяется в офтальмологии и для лечения заболеваний суставов [407],
для улучшения заживления трофических язв венозной и смешанной этиологии,
диабетической стопы и ожогов [407, 408]. Экстрацеллюлярный матрикс раны плода кролика содержит большое количество гиалуроновой кислоты, но лишен чрезмер-
ного содержания коллагена. Поэтому фетальные раны заживают без рубцевания, и
процесс ранозаживления похож на регенерацию [409]. Mast и соавт. [410] наблю-
дали повышение инфильтрации фибробластов, отложения коллагена и формирова-
ния капилляров в ранах, леченных гиалуроновой кислотой. Несмотря на эти факты,
мы обнаружили достоверное повышение общего количества коллагена, но не вы-
явили достоверного изменения соотношения коллагена I/III типов на поверхности образцов сеток, которые перед имплантацией инкубировали с гиалуроновой кисло-
той.
После травмы, вызывающей адгезию, агрегацию и дегрануляцию циркулиру-
ющих тромбоцитов в процессе формирования фибринового сгустка, высвобожда-
ется огромное количество медиаторов и цитокинов, включая трансформирующий фактор бета (TGF-beta). Последние исследования, выполненные преимущественно на генетически модифицированных животных, выявили влияние TGF-beta на раз-
личные аспекты заживления ран. И что удивительно, не все эффекты способствуют оптимальному заживлению. Лечение острых ран пролиферативными факторами роста, как известно, ускоряет появление фибробластов и коллагена в ране, увели-
чивая тем самым прочность раны. В нескольких докладах была продемонстриро-
вана способность TGF-beta 3 к восстановлению прочности при острых кожных и лапаротомных разрезах [411]. Однако, мы не выявили достоверных эффектов TGFbeta 3 при имплантации сетки в нашем эксперименте.
В этой серии исследовании, посвященном изучению влияния сетчатого мате-
риала с биологически активными агентами, не было отмечено улучшения качества
147
образующейся вокруг сетки рубцовой ткани. Поэтому мы направили наши иссле-
дования на поиск других факторов, определяющих взаимодействие структуры про-
теза и окружающих его тканей.
Кроме патологических изменений состава внеклеточного матрикса и, следо-
вательно, нарушенных процессов ранозаживления, среди причин рецидивов выде-
ляют технику имплантации и материал хирургической сетки [412-415]. Тканевой ответ на инородное тело приводит к фибробластическому прорастанию и хрониче-
скому воспалению, и предположительно, формированию рубцовой ткани. Эта ткань, как полагают, должна укрепить брюшную стенку и снизить риск рецидива.
Было доказано, что реакция на инородное тело зависит как от веса, так и от струк-
туры сетки. Непропорциональная реакция на инородное тело в ответ на импланта-
цию аллопластического материала напрямую связана с развитием клинических осложнений [265, 268]. Более того, было показано, что толстая рубцовая ткань не обязательно предохраняет от развития рецидивных грыж [395, 396]. Не количество формирующейся вокруг волокон сетки рубцовой ткани, а ее качество, которое можно оценить соотношением коллагена I/III типов, преимущественно определяет риск развития осложнений, включая формирование рецидивных грыж [360, 414].
В настоящее время нет убедительных данных, доказывающих влияния позиции сетки на процессы ранозаживления и формирования рубца.
Сетку преимущественно располагают в sublay позиции (ретромускулярно),
поскольку такое положение менее требовательно к фиксации протеза. С другой стороны, положение сетки onlay может быть предпочтительнее, поскольку требует меньшей подготовки передней брюшной стенки. Клинические данные, подтвер-
ждающие преимущества sublay техники были впервые представлены Israelsson и
соавт. [211], которые показали, что число рецидивов после onlay пластики было выше (19.3%), чем после sublay (7.3%). Эти результаты были подтверждены и в дальнейших клинических исследованиях [43, 416, 417]. Биомеханические исследо-
вания продемонстрировали, что при имплантации сетки в положении sublay, ее устойчивость к дислокации в раннем послеоперационном периоде выше, чем в по-
148
ложении onlay [295]. Эта устойчивость в раннем послеоперационном периоде мо-
жет быть связана с лучшей опорной позицией сетки. С другой стороны, лучшие результаты в отношении рецидивов при использовании техники sublay могут быть следствием образования более качественной соединительной ткани. Достоверное снижение соотношения коллагена I/III типов через 60 дней после имплантации при onlay пластики, по сравнению с sublay, подтверждают это предположение. Причи-
ной этого может быть то, что перифиламентарное отложение коллагена зависит от окружающих тканей, что говорит в пользу размещения сетки между мышцей и фас-
цией. Было показано, что снижение соотношения коллагена I/III типов, и соответ-
ственно, уменьшение прочности рубцовой ткани, имеет большое влияние на разви-
тие рецидивных грыж [414, 418]. Результаты нашего исследования показывают, что врастание коллагена и его качественный состав зависит от анатомического окру-
жения сетки, в то время как реакция на инородное тело полностью зависит от им-
плантированного аллопластического материала. Несколько исследований убеди-
тельно подтверждают идею, что процесс ранозаживления нарушается при имплан-
тации сетки, и организм хозяина отвечает на неё реакцией на инородное тело, ко-
торая в значительной степени зависит от вида имплантируемого материала [180, 269, 419]. Rosch и соавт. показали, что биоматериал-зависимый воспалительный ответ на хирургические сетки преимущественно связан с макрофагами [419]. In vitro исследования подтвердили роль макрофагов как ключевых медиаторов в ре-
акции на инородное тело и показали зональное и клеточно-специфическое регули-
рование транскрипции ММР-2 гена в фибробластах [149]. В этих исследованиях
Jansen и соавт. обнаружили полимер-индуцированную MMP-2 промоторную актив-
ность в макрофагах гранулемы инородного тела сопровождающуюся регулируе-
мым синтезом белков и ферментативной активностью. ММР-2 известна, как клю-
чевой регулятор ранозаживления, дирижирующий процессом ремоделинга. Она иг-
рает важную роль в ангиогенезе, воспалении и фиброзе, то есть во всех основных процессах ранозаживления [420]. В нашем исследовании был выявлен значитель-
ный уровень экспрессии ММР-2 в перифиламентарном пространстве во всех груп-
149
пах, и мы не получили достоверных различий при сравнении воспалительного от-
вета 2-х типов сеток при обоих хирургических способах имплантации. Вероятнее всего, это было связано с тем, что Ultrapro является легкой сеткой по количеству полипропилена, но в ее состав входит еще и монокрил, который рассасывается не менее 2 месяцев, поддерживая активную воспалительную реакцию. Основные от-
личия были выявлены при сравнении двух техник: onlay и sublay. Преимущество техники sublay проявилось в соотношении I и III типов коллагена, т.е. было связано
случшим качеством формирующейся вокруг волокон сетки соединительной ткани.
Вследующей 3 серии 3 легкие сетки с разной трикотажной структурой были имплантированы sublay способом в переднюю брюшную стенку кроликов. Через 2
месяца общим для всех сеток было то, что произошло их достоверное увеличение в ширину. При этом площадь сеток либо незначительно уменьшилась на 1.8%, либо достоверно увеличилась на 6.8 и 17%. Ранее многими авторами было показано, что после имплантации происходит изменение размеров протезов. Однако в отличие от нас, они отмечали значительное уменьшение их площади, составлявшее по разным данным от 20 до 50% первоначальной поверхности [51, 153, 421]. Этот феномен был назван «shrinkage» и объяснялся большинством исследователей выраженной реакцией на инородное тело и формированием гранулем вокруг волокон. В про-
цессе слияния гранулем, называемого “bridging”, фиброзная ткань стягивала сетку
[35]. Как правило, сморщивание связывали с избыточным количеством материала у тяжелых сеток и малым размером пор. Поэтому у облегченных конструкций, по мнению многих авторов, за счет редукции материала снижалась интенсивность ре-
акции на инородное тело, а увеличение размера пор свыше 1 мм предотвращало
“bridging” [35]. В нашем исследовании данные гистологии также не выявили ин-
тенсивной реакции на инородное тело и слившихся гранулем. Более того, дефор-
мационные изменения у 2 типов сеток сопровождались увеличением, а не умень-
шением площади. В литературных источниках мы не нашли аналогичных данных,
а также объяснений для подобного деформационного поведения протезов. С нашей точки зрения после имплантации сетки испытывали нагрузки на растяжение со сто-
150