THE REACTION OF SOME CD34+- , CD68+- AND CD163+-CELLS IN THE REGENERATION ZONE AFTER APPLYING VARIOUS VACUUM MODES IN CARDIAC SURGERY FOR THE TREATMENT OF STERNOMEDIASTINITIS

Full Text

Введение. В условиях прогресса современной медицины в области хирургии, антибактериальной терапии и превентивных практик послеоперационные стерномедиастиниты (ПСМ) по-прежнему остаются актуальной проблемой здравоохранения [7, 13]. Они оказывают существенное влияние на выживаемость, длительность госпитализации и экономические затраты на лечение кардиохирургических пациентов [9]. Послеоперационные осложнения в кардиохирургии являются весьма частыми в настоящее время, учитывая увеличение числа гериатрических пациентов, а также пациентов с избыточной массой тела и сахарным диабетом [2, 6]. Срединная стернотомия, как хирургический доступ, имеет ряд недостатков, одним из которых является риск развития инфекционных осложнений в области хирургического вмешательства [10]. Они протекают с формированием поверхностной или глубокой раневой инфекции, диастазов и фрагментации грудины, дестабилизации костного каркаса грудной клетки [10]. Частота медиастинитов после кардиохирургических операций, как правило, варьирует от 1 до 4 % [6, 10]. Несостоятельность швов и инфекция стернотомной раны - грозное осложнение, имеющее высокие цифры летальности, которая составляет в группе риска от 14 до 75 % [5]. Развитие ПСМ ассоциируется со значительным снижением долговременной выживаемости [13]. I. Risnes и соавт. [11] показали, что пациенты, перенесшие ПСМ, имеют на 59 % больший риск смерти в течение 10-летнего периода после операции по сравнению с пациентами без данного осложнения. Авторы связывают это с тем, что хронический воспалительный процесс, ассоциированный с медиастинитом, может отрицательно влиять на долговременную проходимость шунтов и тем самым вести к снижению выживаемости. ПСМ - одно из самых дорогостоящих осложнений. Стоимость лечения пациентов с ПСМ в среднем в 2-3 раза выше, чем лечение аналогичных пациентов без данного осложнения [8]. Ранний набор макрофагов в зоне ПСМ имеет решающее значение для заживления ран [14]. Однако на современном этапе отсутствуют исчерпывающие данные по объективным показателям и сравнительному анализу реакции CD34+-, CD68+- и CD163+-позитивных клеток и процессов регенерации в зоне повреждения при использовании различных методов лечения ПСМ, что и явилось целью настоящего исследования. Материал и методы. Работа выполнена на биопсийном материале 57 кардиохирургических пациентов ГБУЗ «Краевая клиническая больница № 2» г. Владивостока и Медицинского центра ДВФУ, имевших стернотомные раны. Исследование проведено в соответствии с требованиями Минздравмедпрома РФ от 29.04.1994 г. № 82 и согласно номенклатуре клинических лабораторных исследований МЗ РФ (приказ № 64 от 21.02.2000 г.) с учетом положений Хельсинкской декларации (2013). Исследование проведено с разрешения этического комитета ФГАОУ ВО ДВФУ. Пациентов подразделяли на 3 группы в зависимости от метода лечения (табл. 1). Исследованные случаи распределяли по возрастным категориям на 2 группы в соответствии с классификацией ВОЗ [4]. На основе проспективных, контролируемых сравнительных исследований изучали морфологические изменения инфицированной стернотомной раны в соответствии с принципами доказательной медицины. Использовали клинические и классические морфологические методы исследования в мониторинге репаративных процессов у пациентов с ПСМ и последующим статистическим анализом полученных данных. Для решения вопроса о возможных преимуществах методов открытого лечения, лечения с применением постоянного или переменного вакуума оценивали регенерацию поврежденных тканей на разных сроках заживления. Забор тканей в объеме не более 1 мм3 осуществляли в день выявления ПСМ и через каждый день после постановки диагноза и начала лечения ПСМ, во время проведения хирургических санаций постстернотомных ран по показаниям. Биоптаты фиксировали в 10 % растворе нейтрального формалина, затем обезвоживали в спиртах восходящей концентрации с последующим приготовлением парафиновых срезов толщиной 3 мкм. Изучение общей гистологической картины проводили на срезах, окрашенных гематоксилином - эозином. Иммуногистохимический метод выявления локализации клеток c экспрессией маркёров CD68, СD163, выявляющих макрофаги, CD34, отражающих ангиогенез, и Ki-67, экспрессирующего пролиферирующие клетки, выполняли по протоколам фирмы DAKO. Все величины представлены как средняя арифметическая величина ± ошибка средней. Значимость различий средних величин определяли с использованием t-критерия Стьюдента. Значимыми считали различия при р<0,05 [1]. Результаты исследования. В срезах, изготовленных из биоптатов зоны раневой поверхности, идентифицированы клетки кластеров дифференцировки CD68 и CD163. Для анализа зависимости инфильтрации лейкоцитами раневой поверхности от васкуляризации выявлена локализация клеток, экспрессирующих CD34. Отмечено, что наибольшее влияние на следующие этапы заживления оказывают макрофаги, которые начинают мигрировать в рану из сосудов вместе с гранулоцитами, но максимального уровня их количество достигает только к 3-м суткам, снижаясь после 6-7 сут (рис. 1). Физиологическая роль и влияние макрофагов связаны не только с их функцией очищения раны путём фагоцитоза эритроцитов, распадающихся лейкоцитов, жировых клеток и фибрина, но и с секрецией ими специфических субстанций, усиливающих пролиферацию фибробластов. Коллагеновые волокна в любых ранах являются одной из основных частей раневого детрита. Они остаются в течение долгого времени после распада клеток предсуществующей ткани, подвергаясь набуханию, разволокнению, частичной деструкции и потере фуксинофилии. Резорбция коллагена является в основном функцией макрофагов. При этом они не способны, как фибробласты, фагоцитировать коллагеновые фибриллы. Последние подвергаются фрагментации, деструкции, зернистому распаду и лизису в непосредственной близости от макрофагов, под действием секретируемых клеткой коллагенолитических ферментов, а затем фагоцитируются. Учитывая индукционную роль пула макрофагов, стимулирующих ангиогенез и принимающих участие в фагоцитозе тканей, подвергающихся некрозу, и их влияние на коллагеногенез в процессе заживления, изучены локализация и количественные характеристики клеток, экспрессирующих CD163 (рис. 2). У пациентов, получавших лечение с применением переменного вакуумного дренирования, идентифицированы преимущественно CD163-позитивные клетки в отличие от пациентов в других группах наблюдения (рис. 3). По современным представлениям клетки, экспрессирующие CD34, ассоциированы с белком -фактором роста эндотелия. Количество клеток в структуре эндотелия существующих и вновь образующихся сосудов, содержащих рецепторы на белки VEGF (являются активаторами ангиогенеза), в условиях репарации увеличивается, что связано с повышением физиологических запросов регенерирующей ткани. Известно, что белки VEGF существуют в рамках системы, отвечающей за обеспечение подачи кислорода к тканям на фоне недостаточной циркуляции крови. Основными функциями VEGF являются индукция ангиогенеза, образование новых кровеносных сосудов при повреждении, обеспечение коллатерального кровообращения для создания новых сосудов. Анализ полученной в нашем исследовании морфологической картины позволил сделать вывод о лучшей васкуляризации раневой поверхности у пациентов, получавших лечение с применением метода переменного вакуумного дренирования (рис. 4, 5). В наших исследованиях было отмечено, что пролиферативная активность структур в зоне регенерирующей постоперационной раны сопровождается процессами ангиогенеза и увеличением количества макрофагов. Эти показатели находились в зависимости от способа лечения, и наиболее адекватные соотношения показателей для успешного ускорения регенерации наблюдались у пациентов, получавших лечение с применением переменного вакуумного дренирования (рис. 6). Результаты анализа выявленной локализации иммунопозитивных клеток отражены в табл. 2, 3. Нами отмечено, что у пациентов в возрастной группе 61-75 лет ангиогенез в ране протекает медленнее, меньше количество СD163-позитивных клеток и плотность капилляров на фоне снижения количества СD34-экспрессированных клеток. Обсуждение полученных данных. Анализ клинических и морфологических проявлений ПСМ в послеоперационном периоде показал, что создание отрицательного давления в ране оказывает выраженное комплексное положительное воздействие на течение болезни: уменьшается отек, улучшается местное кровообращение, снижается бактериальная нагрузка, ускоряется заживление. В некоторых случаях у больных на протяжении длительного времени могут наблюдаться незаживающие раны, в том числе гнойные [3, 7]. Поэтому пациентам показана VAC-терапия. Увеличение количества клеток CD163 связано с необходимостью активного удаления избыточного раневого отделяемого, в том числе веществ, замедляющих заживление раны (например, матриксных металлопротеиназ и продуктов их распада). Метод дозированного тканевого растяжения в пластической хирургии, а также использование дистракционных костных аппаратов в травматологии, ортопедии и челюстно-лицевой хирургии, VAC-терапия, вызывающая деформацию раневой поверхности [14], приводят к усилению клеточной пролиферации, индуцированной изменением контактного торможения и реституции. Установлено, что вакуум-терапия улучшает течение всех стадий раневого процесса: уменьшает локальный отек, как результат - способствует усилению местного кровообращения, снижает уровень микробной обсемененности раны, вызывает деформацию раневого ложа и уменьшение раневой полости, приводя к ускорению заживления раны [10]. Также вакуум-терапия снижает выраженность раневой экссудации, способствуя поддержанию влажной раневой среды, необходимой для нормального заживления раны. Все эти эффекты способствуют увеличению интенсивности клеточной пролиферации, усиливают синтез в ране основного вещества соединительной ткани и протеинов. Преимущества VAC-терапии заключаются в том, что вакуумная терапия посредством улучшения качества грануляционной ткани повышает шансы на успех в закрытии раны местными тканями [13, 15]. Наложение вакуум-повязки на рану позволяет удалять избыточный раневой экссудат, стимулирует ангиогенез. Морфологические показатели CD68, CD163, CD34 имеют наивысшие значения при VAC-терапии с переменным режимом разряжения, которая может являться методом выбора для лечения пациентов, перенесших стернотомию, осложненную инфекцией. Кроме этого, морфологические показатели CD68, CD163, CD34 можно использовать в качестве критериев для прогнозирования исхода стерномедиастинита и обоснования тактики консервативного лечения пациентов со стернотомными ранами. Иногда рекомендуется дополнительное использование неадгезивного барьера (или повязки) между губкой и поверхностью раны, чтобы избежать врастания здоровой сформированной ткани в структуру губки и случайного повреждения при смене повязки. Повязка бессменно остается на ране, по меньшей мере, 4 сут. Прямое воздействие вакуума на раневое ложе приводит к локальному снижению парциального давления кислорода в ране, однако это стимулирует формирование новых сосудов и дальнейшее улучшение качества грануляционной ткани в ране [1]. Тем самым в итоге обеспечивается усиление тканевой оксигенации, что особенно важно для пациентов с сопутствующим сахарным диабетом 2-го типа. Вывод. Применение переменного вакуума в кардиохирургии для лечения стернотомных ран является наиболее действенным методом по мобилизации эффекторных иммунофагоцитов. Источник финансирования. Работа выполнена при поддержке Научного фонда ДВФУ в рамках государственного задания 17.5740/2017/6.7. Вклад авторов: Концепция и дизайн исследования: И. В. Р. Сбор материала: А. А. Ф., В. В. У. Обработка материала, изготовление иллюстративного материала: Г. В. Р., В. К. В. Статистическая обработка данных: А. И. Г. Анализ и интерпретация данных: Э. И. В., И. В. Р. Написание текста и редактирование: В. Г. К., Г. В. Р., В. В. У., И. В. Р. Авторы сообщают об отсутствии в статье конфликта интересов.

About the authors

G. V. Reva

Far Eastern Federal University

Email: RevaGal@yandex.ru
Primorsky region, Vladivostok, Russkii Isl., Ayaks, FEFU campus, building M, k. 428, 692806

A. A. Furgal

Far Eastern Federal University

Primorsky region, Vladivostok, Russkii Isl., Ayaks, FEFU campus, building M, k. 428, 692806

A. I. Garmash

Far Eastern Federal University

Primorsky region, Vladivostok, Russkii Isl., Ayaks, FEFU campus, building M, k. 428, 692806

V. V. Usov

Far Eastern Federal University

Primorsky region, Vladivostok, Russkii Isl., Ayaks, FEFU campus, building M, k. 428, 692806

T. Yamamoto

International Medical Scientific Educational Center, Culture, Sports, Science and Technology

951-8116, Fukusumibiru 2, 1 Banchou 86-12, Higashinakadori, Chuo-ku, Niigata-shi, Niigata-ken

D. D. Kupatadze

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Department of Histology and Embryology n.a. prof. Knorre 2 Litovskaya St., St. Petersburg 194100

V. G. Kozhukhar

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Department of Histology and Embryology n.a. prof. Knorre 2 Litovskaya St., St. Petersburg 194100

E. I. Valkovich

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Department of Histology and Embryology n.a. prof. Knorre 2 Litovskaya St., St. Petersburg 194100

V. K. Verin

I. I. Mechnikov North-Western State Medical University

47 Piskarevskiy Av., St. Petersburg 195067

I. V. Reva

Far Eastern Federal University; International Medical Scientific Educational Center, Culture, Sports, Science and Technology

Primorsky region, Vladivostok, Russkii Isl., Ayaks, FEFU campus, building M, k. 428, 692806; 951-8116, Fukusumibiru 2, 1 Banchou 86-12, Higashinakadori, Chuo-ku, Niigata-shi, Niigata-ken

References

Supplementary files