РОЛЬ КИШЕЧНИКА В ПОЛИОРГАННОИ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

Б. Валлет ( Лилль, Франция )

В начале пятидесятых годов Jacob Fine и его группа (1) первыми сообщили о трансмуральной миграции из кишечника Escherichia coli после длительного химического орошения брюшной полости у собак. В 1966 году Evans и Darin (2) продемонстрировали, что 90%я дистальная энтерэктомия предотвращала развитие эндотоксинового шока у собак, процент выживания которых увеличился до 52 по сравнению с 13% в контрольной группе. Соответственно, авторы предположили, что подобный результат был обусловлен устранением возможности транслокации бактерий и продуктов их жизнедеятельности из кишечника. Позже Meakins и Marshall (3) на основе растущего числа доказательств представили обзорную статью о роли желудочнокишечного тракта как "мотора" в патогенезе полиорганной недостаточности (ПОН). Они сообщили о том, что гипоксия слизистой оболочки кишечника во время шоковых состояний является следствием несоответствия спланхнической доставки кислорода его потреблению и причиной утраты слизистой оболочкой кишечника барьерной функции, приводящей к транслокации бактерий и эндотоксинов, что обуславливает поражение отдаленных органов и развитие ПОН. На основе этого положения Edwin A. Deitch (4) объяснил клинический парадокс, наблюдаемый при развитии ПОН:

1) органы, функция которых нарушается, часто не подвергаются прямому воздействию повреждающего фактора;

2) практически всегда необходимо время от нескольких дней до Нескольких недель от первоначального повреждения до развития органной недостаточности;

3) не у всех пациентов с клиническими проявлениями сепсиса и ПОН имеется микробиологическое доказательство инфекции;

4) более чем у 30% пациентов с бактериемией, умерших на фоне развернутой картины сепсиса и ПОН, не обнаружено септических очагов ни клинически, ни на аутопсии;

5) идентификация и лечение гнойной инфекции у пациентов с ПОН не приводит к значительному увеличению их выживаемости.

Циркуляторный шок и гипоперфузия слизистой оболочки кишечника

Кишечник является органом с избыточной перфузией по отношению к его потребностям (5), кроме того интестинальная сосудистая сеть может компенсировать снижение кровотока путем увеличения экстракции О₂. Следовательно, снижение кишечного кровотока до 50% от исходного уровня не имеет существенного влияния на местное потребление О₂. Периферическая вазоконстрикция является основным компенсаторным механизмом гиповолемии, который обеспечивает изменение транспорта О₂ в организме с помощью

переключения "лишнего" кровотока от кишечника к сердцу и головному мозгу. Если вазоконстрикция длительная и/или выраженная, то могут развиться гипоксия слизистой кишечника и его морфологические повреждения. В действительности, кровоснабжение слизистой кишечника весьма своеобразно, вот почему кончики ворсинок очень чувствительны к снижению кровотока и/или гипоксии. Кровоснабжение ворсинчатого слоя представлено сетью анастомозов между центрально расположенными артериями и субэпителиальными небольшими венами и капиллярами. Артериолы и венулы формируют "шпилькообразную петлю" , которая способствует диффузии О₂ от артериальной стороны к венозной. Таким образом, в ворсинке слизистой кишечника образуется конечный градиент давления О₂ с его минимальным значением на верхушке "шпилькообразной петли". Эта анатомическая особенность делает слизистую оболочку ЖКТ весьма чувствительной к снижению доставки О₂. Если продолжительность гипоперфузии ткани кишечника невелика, то интестинальное потребление О₂, снижение которого вызвано дефицитом транспорта О₂, может быть восстановлено после коррекции доставки 0₂. Если гипоперфузия продолжалась достаточно долго, то реперфузия не обеспечивает восстановления уровня потребления О₂. Более того, реперфузия может способствовать увеличению продукции активных радикалов О₂, вызывающих дополнительное повреждение тканей (6).

В ситуациях, подобных септическому шоку, имеется высокая вероятность развития гипоксии слизистой кишечника. Нарушение нормального механизма регуляции микроциркуляции не позволяет восстановить потребление О₂ кишечником с помощью инфузионной терапии даже после короткого по времени гиподинамического шока (7). Принято считать, что в подобной ситуации зоны контроля кровотока в системе микроциркуляции кишечника не способны поддержать адекватную перфузию и оксигенацию слизистой несмотря на более чем достаточный объем кровообращения всего желудочнокишечного тракта. Xu et al. (8) показали, что свободные радикалы О₂ могут способствовать дальнейшему развитию нарушений микроциркуляции. В свою очередь, их активность может усиливаться веществами, образующимися вследствие септического повреждения.

Гиперперфузия слизистой кишки, повреждение и гиперпроницаемость

Доказано, что гипоперфузия слизистой кишечника сопровождается увеличением ее проницаемости, что может быть обусловлено обширным отмиранием слизистой кишечника, которое наблюдается как результат реперфузии после длительной окклюзии верхней брыжеечной артерии. Еще одной причиной отмирания слизистой кишечника может быть выраженная эндотоксемия. Кишечная проницаемость может быть определена как увеличение проницаемости раствора в кишечник или сквозь него. Описано несколько неинвазивных методов исследования кишечной проницаемости. С этой целью наиболее часто применяются тесты абсорбции водорастворимых неионизированных соединений, таких как сахар (лактулоза, маннитол) и 51CrEDTA (этилендиаминтетрауксусная кислота). Лактулоза (Л ) является крупной молекулой и абсорбируется парацеллюлярно через компактные соединения и зоны выталкивания на кончиках ворсинок. Маннитол ( М ) является маленькой молекулой, которая проходит через водные поры в клеточную мембрану. Соотношение Л/М экскреции применяется с целью измерения влияния факторов, прямо не влияющих на кишечную проницаемость, таких как время опорожнение желудка, время пассажа по кишечнику, площадь поверхности слизистой кишки, сердечный выброс и функция почек. Увеличение соотношения Л/M связано либо с увеличением абсорбции Л вследствие повреждения слизистой, либо со снижением абсорбции М вследствие функциональной недостаточности (нормальные значения 0,0060,035). В экспериментальных работах обнаружено, что интестинальные морфологические изменения после ишемии и ранней реперфузии (геморрагический шок или окклюзия верхней брыжеечной артерии) сопровождались увеличением кишечной проницаемости к 51 СгEDTA (9), лактулозе и маннитолу (10), протеинам плазмы (11) и другим большим протеинам (12). В этих исследованиях было продемонстрировано соответствие степени гистологически подтвержденного повреждения слизистой степени и изменения ее проницаемости. Схожие данные были получены на модели экспериментального токсического шока (8,13).

В клинических условиях увеличение проницаемости кишечника было отмечено после тяжелой травмы, геморрагического шока или сепсиса. Roumen et al. (10) исследовали соотношение экскреции Л/M на второй день после тяжелой травмы или хирургии аневризмы. Соотношение Л/M увеличилось с 0,012±0,005 в контрольной группе (п=7) до 0,069±0,034 (р=0,006 в сравнении с контрольной группой) у пациентов с тяжелой травмой (п=11) и до 0,098±0,093 (р=0,003 в сравнении с контрольной группой) у пациентов с аневризмой (n=8). Pape et al. (14) отметили значительное увеличение соотношения экскреции Л/M у пациентов с тяжелой травмой, в последствии осложнившейся ПОН, на третий день поступления в стационар по сравнению с первым. Нарастание интестинальной проницаемости (увеличенное соотношение экскреции Л/M) было обнаружено у здоровых людей, получавших внутривенно болюсную дозу эндотоксина (4 нг/кг). Соотношение Л/M увеличилось с 0,03±0,003 до 0,049±0,006 (р<0,05) через двенадцать часов после введения эндотоксина (15). Ziegler et al. (16) продемонстрировали, что у ожоговых пациентов интестинальная проницаемость увеличивалась пропорционально нарастанию тяжести инфекционных осложнений. Deitch

(17) обнаружил увеличение интестинальной проницаемости у 15 пациентов с площадью ожога более 20% поверхности тела, у которых не было выявлено гемодинамических и септических осложнений. Автор отметил, что уровень эндотоксина в плазме у этих пациентов существенно не отличался от уровня в контрольной группе.

Гиперпроницаемость слизистой кишки и бактериальная и/или эндотоксиновая транслокация

Представляют интерес работы, в которых было обнаружено отсутствие нарастания признаковэндотоксемии или бактериемии в условиях увеличенной кишечной проницаемости. Например, Schlichting et al. (12) показали, что уровень эндотоксина не изменялся в сравнении с контрольной группой после окклюзии верхней брыжеечной артерии и реперфузии или геморрагического шока и реперфузии. Roumen et al. (10) не нашел доказательств влияния увеличенной интестинальной проницаемости на количество и тяжесть септических осложнений после тяжелой травмы и геморрагического шока.

С другой стороны, Rush et al. (18) продемонстрировали связь между травмой и сепсисом. В экспериментальном и клиническом исследовании они показали нарастание бактериемии и эндотоксемии после тяжелого геморрагического шока. Из 26 крыс в условиях, когда среднее АД было ниже 30 мм.рт.ст. в течение двух часов, у 50% животных была обнаружена бактериемия и у 87% эндотоксемия. Из 50 пациентов, чье среднее АД при поступлении в стационар было 80 мм.рт.ст. или меньше, бактериемия обнаружена у 56% и эндотоксемия у 50%. В посевах крови преобладали грампозитивные бактерии. Предполагается, что кожа, как и кишечник, может служить почвой для подобной контаминации крови. В следующем исследовании этой группы авторов (19) было показано наличие бактериемии во время и после геморрагического шока у крыс, в посевах крови которых была обнаружена нормальная кишечная флора.

Во время исследования экспериментального эндотоксинового шока была продемонстрирована бактериальная транслокация в мезентериальные лимфатические узлы у нормальных CD1 мышей, получавших эндотоксин интраперитониально в дозах 0,12 мг (20). Выраженность транслокации была дозозависимой. Однако, в данном исследовании слизистая кишки, в основном, оставалась интактной. Отмечены лишь некоторые участки венозного застоя lamina propria и небольшие очаги отслойки слизистой. Интересно, что подобная величина транслокации была обнаружена и у СЗН/HeJ макрофаггипореактивных и эндотоксинустойчивых мышей.

Бактериальная и эндотоксиновая транслокация были исследованы у людей, главным образом, в критических ситуациях, таких как геморрагический шок, ожоги, сепсис, хирургическая травма, интестинальная обструкция или в ситуациях, им подобных : полное парентеральное питание, паралитическая и механическая кишечная непроходимость, белковая недостаточность питания, снижение иммунитета, введение антибиотиков широкого спектра действия. Полученные результаты исследований бактериальной транслокации у человека представляются ограниченными и спорными. Конечно, транслокация имеет место, но преимущественно в направлении мезентериальных лимфатических узлов, в связи с чем посевы крови часто бывают негативными (21). Некоторые авторы предполагают, что большая вариабельность результатов исследований может быть связана с ранним использованием антибиотиков и применением различных методов бактериологического контроля. Несомненно, обращает внимание, что до настоящего времени нет опубликованных доказательств корреляции септических осложнений и бактериальной транслокации. Повидимому, интестинальная проницаемость и бактериальная транслокация могут быть независимыми друг от друга процессами.

Транслокация и ПОН

Пациенты с тяжелыми повреждениями, которые поступали с выраженными признаками шока и погибли в ближайшие часы, имели проявления бактериальной транслокации. Однако количество таких пациентов невелико. В тех случаях, когда шок удавалось купировать и развивалась ПОН, очень трудно было доказать факт ранней транслокации. Весьма возможно, что транслокация является поздним проявлением ПОН. Однако, до сих пор не опубликовано ни одного исследования, демонстрирующего корреляцию между смертностью и бактериальной транслокацией. Следовательно, бактериальную или эндотоксиновую транслокацию скорее следует рассматривать как симптом ПОН, чем как его причину.

Исследования на животных, предпринятые с целью показать корреляцию между бактериальной траслокацией и частотой развития ПОН, принесли противоречивые результаты. Системный воспалительный ответ и ПОН могут быть индуцированы у мышей интраперитониальной инъекцией зимосана. Зимосан является компонентом клеточной оболочки дрожжевых сахаромицетов. При использовании зимосанвызванной модели ПОН у стерильных животных выявлено значительное снижение смертности, но поражения внутренних органов обнаружены у всех животных. Предполагается, что бактериальная транслокация играет лишь частичную роль в развитии ПОН (21). В других исследованиях показано снижение смертности животных от перитонита, вызванного низкой дозой зимосана, с помощью орального применения цефокситина. Однако, при использовании высоких доз зимосана антибиотик оказался неэффективным. В клинической практике у критических пациентов достаточно широко применяется селективная деконтаминация ЖКТ как метод профилактики первичной и вторичной эндогенной инфекции, вызываемой аэробными грамнегативными бактериями и дрожжевыми грибками. Однако эффективность этого метода далека от желаемой.

Представляется весьма вероятным, что соотношение между выживаемостью и бактериальной транслокацией главным образом зависит от степени регионального или системного воспалительного повреждения.

Гипоперфузия слизистой кишки и ПОН

Увеличенная интестинальная проницаемость и бактериальная транслокация могут быть обусловлены воспалением, которое является результатом ишемии и реперфузии ( И/Р тип повреждения ) . Deitch et al. (22) продемонстрировали развитие системного воспалительного ответа, нарушение барьерной функции кишечника и бактериальную транслокацию у нормальных мышей (CD1) в течение 24х часов после интраперитониального введения 0,1 мг зимосана. Наиболее выраженной гистологической особенностью исследования было разбухание эпителия кончиков ворсинок кишечника. С целью оценки степени влияния на барьерную функцию кишечника комплемента, цитокинов, мастоцитов и свободных радикалов О₂, авторы использовали четыре различных типа мышей в качестве "живых пробирок": DBA/2, СЗН/HeJ, W/Wv и мышей, получавших аллопуринол. DBA/2 мыши имели врожденный дефицит СЗ и С5, СЗН/HeJ мыши были макрофаггипореактивными, и W/Wv мыши имели дефицит мастоцитов. У этих трех групп мышей не обнаружено изменений слизистой кишки и нарастания бактериальной транслокации по сравнению с CD1 мышами. Можно предположить, что зимосанобусловленное повреждение слизистой кишки и последующая бактериальная транслокация не зависят от влияния комплемента, макрофагов и мастоцитов. Напротив, когда CD1 мыши предварительно получали аллопуринол, конкурентный ингибитор ксантин оксидазы, зимосанобусловленное повреждение слизистой и бактериальная транслокация не были обнаружены. Авторы предположили, что нарушение барьерной функции кишечника обусловлено активацией ксантин оксидазы. Для дальнейшей оценки этого положения они измеряли уровень активности кишечной и печеночной ксантин оксидазы, а также трех других клеточных каталитических антиоксидантовкаталазы, супероксид дисмутазы и глютатион пероксидазы, которые составляют первую линию защиты большинства тканей от воздействия цитотоксических оксидантов. Обнаружено, что повреждение кишечника взаимосвязано с активацией оксидантов, поскольку через 24 часа после введения зимосана отмечено повышение активности кишечной ксантин оксидазы с одновременным снижением активности каталазы. Интересно, что "оксидантный" эффект зимосана не ограничивался только кишечником. У животных, получавших зимосан, обнаружено нарастание активности печеночной ксантин оксидазы и снижение активности каталазы.

Во время развития сепсиса имеет место нарушение микроциркуляции то типу И/Р на уровне ворсинок кишечника. Xu et al. (8) обнаружили, что кровоток (измеренный с помощью микросфер) в слизистой оболочке дистальной части тонкого кишечника крыс, которым был введен эндотоксин, снижался в значительно большей степени, чем кровоток серозномышечного слоя (несмотря на то, что сердечный выброс был на 20% выше в "эндотоксиновой" группе по сравнению с контрольной). Это сопровождалось увеличением кишечной проницаемости к 51CrEDTA (47±23 по сравнению с 21±6 мл/мин.гр. в контрольной группе). Подобное увеличение проницаемости с успехом было предотвращено превентивным введением аллопуринола (47±23 по сравнению с 24±7 мл/ мин.гр.).

Повреждение кишечника по типу И/Р вызывает отсроченные повреждения органов через механизм активации циркулирующих нейтрофилов. Moore et al. в серии исследований (23) отметили, что циркулирующие нейтрофилы становятся активированными в кишечном кровотоке к концу второго часа реперфузии после пережатия на 45 минут верхней мезентериальной артерии. Они продемонстрировали значительную активацию нейтрофилов в кишечнике (определяемую по наличию супероксид анионов) и не обнаружили подобного эффекта за его пределами. Авторы сделали вывод, что активация нейтрофилов в реперфузируемом кишечнике предшествует системной активации, и что кишечник после воздействия ишемии и реперфузии представляет собой источник активированных нейтрофилов. Более того, они показали, что активация проявляется независимо от влияния эндотоксина. Уровень эндотоксина в плазме при повреждении кишечника по типу И/Р не отличался от уровня в группе " экспериментальной лапаротомии". Уровень эндотоксина несколько повышался в раннем периоде развития мезентериальной ишемии, но не нарастал во время последующей реперфузии. Более того, превентивное лечение Е5 моноклониальными антителами увеличивало элиминацию эндотоксина и не имело влияния на активацию нейтрофилов после повреждения типа И/Р.

В исследованиях Moore et al. (23) превентивное лечение Е5 не предотвращало повреждения легких по типу И/Р. Эндотоксин не усиливал тяжесть отсроченных повреждений легких, определяемых по захвату ими 125 йод альбумина. В то же время, при повреждении легких по типу И/Р через 6 часов после введения эндотоксина нарастала степень захвата легкими 125 йод альбумина и увеличивалась смертность от легочных осложнений. Таким образом, относительно короткий период повреждения кишечника по типу И/Р так активирует воспалительный каскад, что даже малые дозы эндотоксина приводят к его усилению, определяя развитие ПОН. Биологический феномен, когда первичное повреждение лишь подготавливает организм "хозяина" к избыточному ответу на вторичное , был назван Edwin Deitch феноменом "двух ударов" (4). Шок приводит к тканевой ишемии, на фоне которой организм "хозяина" модулирует избыточный ответ на последующие повреждение (бактериии или эндотоксины). Например, при политравме, во время эпизода гипотонии, снижение кровотока в любом органе может привести к клинически неопределяемой зоне повреждения по типу И/Р, что вызывает воспаление тканей. Последующее повреждение посредством бактериальной и/или эндотоксиновой транслокации будет приводить к избыточному усилению тканевого ответа. Поскольку кишечник является органом, особенно чувствительным к повреждению типа И/Р, он может служить модулятором ПОН в случаях сепсиса или травмы. Кишечник может быть также резервуаром для бактерий и/или эндотоксинов. Наконец, кишечник сам по своей структуре может становиться мощным "мотором" ПОН в шоковых ситуациях.

Заключение

Не доказана прямая связь между увеличенной интестинальной проницаемостью и тяжестью органной ишемии, частотой развития инфекционных осложнений или стадией ПОН. Клинически определяемая бактериальная транслокация и изменения интестинальной проницаемости являются независимыми процессами. Кишечные бактерии или эндотоксины могут индуцировать или усиливать развитие системного воспалительного каскада, не достигая портального кровотока. Корреляция между выживаемостью и степенью бактериальной транслокации определяется скорее всего величиной воспалительного повреждения (21). Исходя из этого предполагается, что потенциальная взаимосвязь между нарушением барьерной функции кишечника и ПОН может оказаться более сложной, чем это первоначально подразумевалось.

ЛИТЕРАТУРА

1. Schweinberg FB, Seligman AM, Fine J (1950) Transmural migration of intestinal bacteria. N Engl J Med 242: 747751

2. Evans WE, Darin JC (1966) Effect of enterectomy in endotoxin shock. Surgery 60: 10261029

3. Meakins JL, Marshall JC (1986) The gastrointestinal tract: the « motor » of multiple organ failure. Arch 121: 197201

4. Deitch EA (1992) Multiple organ failure. Pathophysiology and potential future therapy. Ann Surg 216: 117134

5. Lundgren 0 (1989) Physiology of the intestinal circulation. In: Marston A, Bulkley GB, FiddianGreen RG, Haglund U. (eds), Splanchnic ischemia and multiple organ failure, Edward Arnold, London, pp 2940

6. Salzman A, Wollert PS, Wang H, Menconi MJ, Youssef ME, Compton CC, Fink MP (1993) Intraluminaloxygenation ameliorates ischemia/reperfusioninduced gut mucosal hyperpermeability in pigs. Circ Shock 40: 3746

7. Vallet B, Lund N, Curtis SE, Kelly D, Cain SM (1994) Gut and muscle tissue POp in endotoxemic dogsduring shock and resuscitation. J Appl Physiol 76: 793800

8. Bjarnason I, Peters TJ, Veall N (1983) A persistent defect of intestinal permeability in coeliac diseases asdemonstrated by a CrEDTA absorption test. Lancet 1: 323325

9. Roumen RMH, Hendriks T, Wevers RA, Goris RJA (1993) Intestinal permeability after severe trauma andshock is increased, without relation to septic complications. Arch Surg 128: 453457

назад