Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ТОНКОЙ КИШКИ

Область техники

Изобретение относится к медицине и биотехнологии, а именно к гастроэнтерологии, хирургии и медицинской биотехнологии.

Уровень техники

По общим оценкам, травмы тонкой кишки составляют до 36% всех травм внутренних органов. Повреждения тонкой кишки встречаются не только как следствия травм, но и как осложнения ряда клинических состояний (язвенная болезнь, онкология). Необходимость восстановления целостности кишечной стенки возникает и вследствие хирургических вмешательств, осуществляемых на тонком кишечнике. В большинстве случаев это достигается наложением ручного или механического скрепочного шва.

При использовании ручного шва существует риск недостаточной герметичности и гемостаза, развития краевого некроза, заживления вторичным натяжением с формированием стриктур (Буянов В.М., Егиев В.Н., Удотов О.А., Хирургический шов. М.: Рапид-принт, 1993. С.101).

Механический скрепочный шов, накладываемый при помощи сшивающих аппаратов, заметно облегчает технику операции. Современные сшивающие аппараты позволяют контролировать степень компрессии тканей и их сопоставление (Егиев В.Н., Волшебный мир сшивающих аппаратов. М.: Центр, 1995. С.176). Наряду с бесспорными преимуществами механического шва, недостатками его являются кровотечение из линии шва, наличие инородного тела между соединяемыми тканями (танталовые скрепки), заживление вторичным натяжением, инфицирование брюшной полости вследствие сквозного прошивания, дороговизна аппарата. Исследования в этой области показывают, что обе методики (ручной шов и механический шов) практически равноценны по качеству, а окончательный выбор зависит от персональных предпочтений хирурга.

Но существующие методики не решают проблем негерметичности швов и, главным образом, развития сужений, стриктур пищеварительной трубки. Поэтому на сегодняшний день существует необходимость создания новых способов лечения повреждений органов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

Целью изобретения, совпадающей с его техническим результатом, является разработка способа структурного и функционального восстановления тонкой кишки после нарушения ее целостности различной этиологии.

Авторы обратили внимание на одно из самых динамично развивающихся направлений современной биомедицинской науки - регенеративную медицину, позволяющую найти принципиально новые пути решения вышеуказанной проблемы.

Регенеративная медицина позволяет создавать на основе нано- и микроструктурированных биосовместимых материалов искусственные аналоги органов и тканей, которые способны временно заменять утраченные функции естественных органов и тканей и способствовать их полному восстановлению. Системы, содержащие органы и ткани из биосовместимых материалов, называются биоискусственными или гибридными и представляют собой сочетание биостабильного или биодеградируемого матрикса (каркаса, носителя) на основе материалов различной природы и функционирующих клеток различных органов и тканей. Одним из элементов технологии создания биоискусственных органов является формирование трехмерного каркаса из биосовместимых материалов, имитирующих структуру здоровой ткани. Такие трехмерные каркасы называют матриксами или матрицами. Искусственные матриксы определяют механические свойства, форму имплантата, формируют субстрат для адгезии клеток. Подобные матриксы используются для коррекции обширных дефектов органов ЖКТ, на начальных этапах выполняя барьерную функцию, а впоследствии обеспечивая полноценное восстановление всех слоев поврежденной стенки без образования стеноза и сужений пищеварительной трубки.

Использование искусственных биодеградируемых материалов для хирургического лечения органов брюшной полости - актуальное направление биомедицинских исследований. Так, для профилактики образования спаек изучаются мембраны из гиалуроната натрия и карбокисметилцеллюлозы (Seprafilm®, Genzyme Corp., Cambridge, MA) (Moreira H. Jr., Wexner S.D., Yamaguchi T. et al. Use of bioresorbable membrane (sodium hyaluronate + carboxymethylcellulose) after controlled bowel injuries in a rabbit model // Dis Colon Rectum. 2000 Feb; V.43(2). P.182-7). Для коррекции более тяжелых нарушений - перфораций желудка - в эксперименте применяют алло- и ксеногенные подслизистую тонкой кишки или сальник свиньи (de la Fuente S.G., Gottfried M.R., Lawson D.C. et al. Evaluation of porcine-derived small intestine submucosa as a biodegradable graft for gastrointestinal healing. J Gastrointest Surg (2003) V.7. P.96-101; Siu W.T., Chau C.H., Law B.K. et al. Routine use of laparoscopic repair for perforated peptic ulcer. Br J Surg (2004) V.91. P.481-484; Ueno Т., Oga A., Takahashi Т., Pappas T.N. Small intestinal submucosa (SIS) in the repair of a cecal wound in unprepared bowel in rats. J Gastrointest Surg 2007). Исследования на людях с применением с полигактиновой или проленовой пробки + фибриновый клей или цианакрилатный уплотнитель проходят с переменным успехом (Truong S., Bohm G., Klinge U., Stumpf M., Schumpelick V. Results after endoscopic treatment of postoperative upper gastrointestinal fistulas and leaks using combined Vicryl plug and fibrin glue. Surg Endosc (2004) V.1811. P.05-1108; Disibeyaz S,. Parlak E., Koksal A.S. et al. Endoscopic treatment of a large upper gastrointestinal anastomotic leak using a prolene plug and cyanoacrylate. Endoscopy (2005) V.37. P.1032-1033). В экспериментах на собаках хорошие результаты показали биодеградируемые пробки Gore Bioabsorbable Hernia Plug (Cios T.J., Reavis K.M., Renton D.R., Hazey J.W., Mikami D.J., Narula V.K., Allemang M.T., Davis S.S., Melvin W.S. Gastrotomy closure using bioabsorbable plugs in a canine model // Surg Endosc. 2008 V.22(4). P.961-6).

Однако все вышеуказанные способы относятся к точечным перфорациям. Данные о том, что использованные в указанных работах материалы могут быть применены для коррекции более тяжелых (обширных) повреждений ЖКТ, в литературе отсутствуют.

Сущность заявленного способа заключается во введении в область дефекта тонкой кишки имплантата из биодеградируемого материала, который выдерживают в течение 30 минут в гомогенате аутологичной или аллогенной ткани костного мозга, последующей фиксации имплантата путем герметичного пришивания узловыми швами для восстановления структурной и гистологической целостности стенки тонкой кишки.

Биодеградируемый материал по данному изобретению представляет собой фиброин шелка, являющийся на сегодняшний день одним из наиболее перспективных биодеградируемых материалов. Важнейшим преимуществом матриксов из фиброина шелка является высокая адгезивность к ним клеток, ответственных за регенерацию. При имплантации данные конструкции не отторгаются иммунной системой, а замещаются окружающей тканью при участии иммунокомпетентных клеток. Продукты их биодеградации нетоксичны (Коньков А.С., Пустовалова О.Л., Агапов И.И. Биосовместимые материалы из регенерированного шелка для тканевой инженерии и лекарственной терапии // Биотехнология, 2010, №1. С.9-16).

Перспективным является подход, заключающийся в витализации матриксов из биодеградируемых материалов клеточными композициями. Наибольшую биомедицинскую безопасность, соответствие существующим и разрабатываемым юридическим нормам несут в себе методики витализации, заключающиеся в выдерживании объекта в гомогенате аутологичных или сингенных клеток костного мозга с минимальным экстракорпоральным воздействием. Использование аутологичного и сингенного материала, отсутствие этапа его культивирования, техническая доступность и безопасность определяют возможность применения этих методик также для нужд экстремальной медицины.

Использование вышепредставленных приемов по наложению шва при встраивании выдержанного в гомогенате аутологичных, сингенных или аллогенных клеток костного мозга имплантата из биодеградируемого материала - фиброина шелка в поврежденный участок тонкой кишки позволяет создать эффективный способ восстановления целостности и структуры тонкой кишки при повреждениях различной степени тяжести.

Экспериментальные исследования показали, что наилучшие результаты могут быть получены при фиксации имплантата по периметру узловым швом.

Заявленный способ иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. Имплантаты получают путем продольного рассечения на две части трубок из фиброина шелка. В результате имплантат представляет собой прямоугольник размерами: 0,9×0,7 см.

Перед пересадкой имплантаты отмывают в физиологическом растворе (0,9% NaCl), далее в течение 30 мин выдерживают в гомогенате аллогенного костного мозга (КМ): донорами выступают крысы-самцы Wistar, КМ выделяют из бедренной кости; 0,3 мл КМ гомогенизируют в 4,5 мл физиологического раствора.

За двое суток до хирургического вмешательства животных (реципиенты крысы-самцы Wistar, масса 280-320 г) лишают твердой пищи. Животные получают 10% раствор глюкозы без ограничения (per os). Операцию проводят под общей анастезией (Золетил + Ксилазин), премедикация - атропина сульфат в дозе 0,04 мг/кг, подкожно за 15 мин до начала вмешательства. Животные фиксируются в положении на спине. Операционное поле ограничивается стерильными марлевыми салфетками, выполняется лапаротомия. В операционную рану выводят участок тощей кишки на 7 см дистальнее желудка, после чего с противобрыжеечного края кишки иссекают участок стенки кишки овальной формы 0,8×0,6 см. Далее со стороны серозной оболочки кишки накладывают 5-6 узловых швов по периметру, герметично фиксируют имплантат к стенке, создавая своеобразную «заплатку» из импланта в пораженной области. Нить проводят в толще кишечной стенки, не повреждая слизистой оболочки (рис.1).

Кишку помещают в брюшную полость, после чего проводят послойное ушивание полости наглухо. В начале операции внутримышечно вводят цефтриаксон из расчета 100 мг/кг массы тела, затем в течение 4-х суток выполняют ежедневные инъекции цефтриаксона из расчета 50 мг/кг массы тела.

В послеоперационном периоде в течение 2-х суток животные получают 10% раствор глюкозы, после чего переводятся на стандартную диету.

Для гистологической оценки результатов операции на сроках 1-2-3 недели животные умерщвляются. Послойно рассекаются слои передней брюшной стенки, в рану выводится тощая кишка и циркулярно резецируется интересующий участок кишки, протяженность резецированного участка: длина имплантата + 4 мм.

При макроскопическом исследовании через 1 и 2 недели после операции имплантат визуализируется в толще мягких тканей кишечной стенки; через 3 недели имплантат не визуализируется, отмечается восстановление стенки кишки. При гистологическом исследовании к 3-й неделе после имплантации наблюдается восстановление всех слоев кишечной стенки, имплантат не регистрируется.

Вышеприведенный пример подтверждает, что использование представленного способа восстановления целостности тонкой кишки позволяет не только непосредственно закрывать дефект путем пришивания «заплатки» из витализированного биодеградируемого материала указанным методом, но и полностью восстанавливать гистологическое строение стенки тонкой кишки в месте фиксации имплантата.