Comparative Assessment of Morphological Changes in the Pleura and Lung Tissue after Pleurodesis with Various Solutions in the Experiment

Full Text

В настоящее время неспецифический спонтанный пневмоторакс в России встречается в 6,2-7,1 % среди пациентов с неспецифическими заболеваниями легких. Отмечается  неуклонный рост случаев данного заболевания и по современным данным около 15  пациентов на каждые 100 тысяч населения в год страдает от данной патологии. Ряд авторов обращает внимание на то, что распространенность данного заболевания составляет: 7,4 - 18 случаев на 100 тысяч мужчин и 1,2 - 6 случаев на 100 тысяч женщин в год. В торакальной хирургии на долю спонтанного пневмоторакса приходится 11,2 % случаев (1), страдающих хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) - 26 случаев на 100 тысяч населения в год (2), причем чаще у лиц среднего  возраста (3). Установлено, что в 94,5 % случаев возникновение неспецифического спонтанного пневмоторакса обусловлено разрушением эмфизематозно измененных булл, что подтверждает  факт возникновения спонтанного пневмоторакса как осложнения буллезной эмфиземы легких и ХОБЛ (3, 4, 5).

Предотвращение возникновения рецидива спонтанного пневмоторакса является актуальной задачей (6). Большинство авторов рекомендуют проводить химический плевродез при возникновении неспецифического спонтанного пневмоторакса, особенно если он является рецидивным. Для проведения плевродеза используются различные вещества: тальк, акромицин, 96% раствор этилового спирта, 40% раствор глюкозы, оливковое масло, гипертонический раствор хлорида натрия, и др. (1, 7, 8).

Негативным последствием химического плевродеза является проявление выраженного воспаления, с яркой болевой симптоматикой, приводящей к развитию различных осложнений.

По настоящее время остается важным вопрос о выборе оптимального химического агента для выполнения плевродеза (9).

ЦЕЛЬ.

Анализ характера и степени выраженности воспалительной реакции со стороны легких, плевры и прилежащих субплевральных тканей грудной стенки у экспериментальных животных при проведении химического плевродеза растворами 4% натрия бикарбоната, 6% перекиси водорода и 5-фторурацила.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

Произведен эксперимент на 200 конвенциональных лабораторных крысах линии WISTAR, весом 160-180 гр. В зависимости от способа плевродеза животные были распределены на 3 группы сравнения и 1 контрольную, по 50 особей в каждой. В каждой из групп сформированы подгруппы по 10 животных в зависимости от времени эксперимента. Во всех группах спонтанный пневмоторакс смоделирован путем введения воздуха в объеме 2 мл через иглу Вереша под эфирным наркозом в плевральную полость животного.

Через 1 час с помощью иглы Вереша производилось распыление одного из используемых для плевродеза веществ объемом 1,0 мл (растворы 4% натрия бикарбоната, 6% перекиси водорода и 5-фторурацил), также под эфирным наркозом, и удаление воздуха из плевральной полости. В контрольной группе в качестве агента для проведения химического плевродеза использовался стерильный физиологический раствор. После чего животных выводили из эксперимента на 3, 5, 7, 10, 30 сутки. Экспериментальные исследования выполнены в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к Приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 г. № 755) и Европейской Конвенции о защите прав позвоночных животных, используемых в экспериментальных или иных научных целях (ETS №123 от 18.03.1986 г) (10).

У крыс  был проведен забор органокомплекса, включающий легкие, плевру и мягкие ткани грудной клетки для гистологического исследования. Кусочки легких с прилежащими отделами грудной стенки фиксировали в 10 % нейтральном формалине, затем изготавливались парафиновые блоки. Из блоков изготавливались парафиновые срезы толщиной 6-7 мкм, которые после депарафинирования окрашивали гематоксилин-эозином  с последующей микроскопией. 

При гистологическом исследовании ткани плевры и прилежащих участков легких производился сравнительный анализ выраженности воспалительной реакции в них в зависимости от используемого для проведении плевродеза вещества.

Выраженность воспаления в изученных тканях характеризовали путем подсчета клеточных популяций, задействованных в воспалительном ответе. Анализ количества нейтрофилов, лимфоцитов, макрофагов, гистиоцитов и динамика их численности со  временем стали основным критерием оценки сравнительной эффективности химических агентов (5-фторурацила, растворами 4% натрия бикарбоната и 6% перекиси водорода) использованных для проведения плевродеза у крыс.

Статическая обработка полученных результатов производилась с помощью как методов параметрической, так и непараметрической статистики. Различия сравниваемых выборок считали достоверными при р ≤ 0,05.

Основные статистические параметры изучаемых данных оценивались методами дескрипционной статистики. Для проверки нормальности распределения полученных величин были использованы критерий Андерсона-Дарлинга и критерии Шапиро-Уилка, так как они основаны на разных принципах расчета (критерий типа омега-квадрат; критерий, основанный на регрессии и корреляции). Сравнение исследуемых выборок осуществлялось с помощью критерия Краскела-Уолисса.

Окончательную обработку данных производили с помощью программ "Microsoft Excel 2003", "STATISTICA Version 10.0" в операционной системе "Windows 10". 

РЕЗУЛЬТАТЫ.

Результаты дескрипционной статистики для клеточных популяций в изученных тканях после химического плевродеза приведены в таблице 1. Установлено, что распределения сравниваемых величин в большинстве выборок не являлось нормальным.

Таблица 1. Дескрипционной статистика свободных клеточных элементов в тканях после химического плевродеза различными методами
Table 1. Descriptive statistics of free cellular elements in tissues after chemical pleurodesis by various methods

Дни / Days	Параметр / Characteristic	5-фторурацил / Solution of 5-fluorouracil			4 % раствор натрия бикарбоната / 4 % sodium bicarbonate solution			6% раствор перекиси водорода / 6% hydrogen peroxide solution			Группа контроля / Control
		Ме	25	75	Ме	25	75	Ме	25	75	Ме	25	75
3 сут. / 3 days	лимфоциты / lymphocytes	13	12	14	14	14	14	10	9	10	8	7	8
	макрофаги / macrophages	12	11	12	11	11	12	9	9	10	6	6	7
	нейтрофилы / neutrophils	51	50	51	51	51	52	39	39	40	14	14	14
	гистиоциты / histiocytes	8	8	9	8,5	8	9	6	7	8	4	3	4
5 сут. / 5 days	лимфоциты / lymphocytes	21,5	21	22	22,5	22	23	19	18	19	8	8	9
	макрофаги / macrophages	14	13	14	14	14	14	14	13	14	6,5	6	7
	нейтрофилы / neutrophils	40	40	41	39,5	39	40	25	25	26	15	15	15
	гистиоциты / histiocytes	10	10	11	10	10	11	8	7	8	4	4	4
7 сут. / 7 days	лимфоциты / lymphocytes	23	23	23	25	25	25	26	26	27	7	7	7
	макрофаги / macrophages	16	15	16	15	15	16	14	14	14	7	7	7
	нейтрофилы / neutrophils	31,5	31	32	33	32	33	19	18	19	14	13	14
	гистиоциты / histiocytes	13	12	13	13	13	13	10	10	10	3	3	3
10 сут. / 10 days	лимфоциты / lymphocytes	30	30	30	33	32	34	31	31	31	8	7	8
	макрофаги / macrophages	18	18	19	19	18	19	16	16	16	6	6	6
	нейтрофилы / neutrophils	24	23	24	25	24	25	18	18	18	15	15	15
	гистиоциты / histiocytes	14	14	15	14	14	14	11	11	12	4	4	5
31 сут. / 31 days	лимфоциты / lymphocytes	47	46	47	49	48	49	36	36	37	7	7	8
	макрофаги / macrophages	21	20	21	20	20	20	19	18	19	6	6	7
	нейтрофилы / neutrophils	22	22	23	24	24	24	17	16	17	15	15	15
	гистиоциты / histiocytes	16	16	17	16	16	17	14	13	14	3	2	3

Таблица 2. Результаты обработки данных с помощью критерия Краскела-Уолисса (р-уровень) в сравниваемых группах по лимфоцитам и макрофагам

Table 2. Results of data processing using the Kraskel-Wallis criterion (p-level) in the compared groups of lymphocytes and macrophages

Группы сравнения / Group of comparison	Лимфоциты / Lymphocytes					Макрофаги / Macrophages
	3 день /  3 days	5 день / 5 days	7 день / 7 days	10 день / 10 days	31 день / 31 days	3 день /  3 days	5 день / 5 days	7 день / 7 days	10 день / 10 days	31 день / 31 days
Фторурацил-4% р-р бикарбоната натрия / Solution of 5-fluorouracil     - 4 % sodium bicarbonate	0,002	0,0081	0,0005	0,0001	0,0002	0,4503	0,6147	0,2176	0,1556	0,0171
Фторурацил-6% перекись / Solution of 5-fluorouracil - 6% hydrogen peroxide	0,0001	0,0001	0,0001	0,0006	0,0001	0,0001	1	0,0001	0,0001	0,0001
Фторурацил- контроль / Solution of 5-fluorouracil - control	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001
4% р-р бикарбоната натрия -6% перекись / 4 % sodium bicarbonate solution -6% hydrogen peroxide	0,0001	0,0001	0,0002	0,0002	0,0001	0,0001	0,6147	0,0006	0,0001	0,0005
4% р-р бикарбоната натрия - контроль / 4 % sodium bicarbonate solution - control	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001
6% перекись-контроль / 6% hydrogen peroxide solution - control	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001

Таблица 3. Результаты обработки данных с помощью критерия Краскела-Уолисса (р-уровень) в сравниваемых группах по нейтрофилам и гистиоциты

Table 3. Results of data processing using the Kraskel-Wallis criterion (p-level) in the compared groups for neutrophils and histiocytes

Группы сравнения / Group of comparison	Нейтрофилы / Neutrophils					Гистиоциты / Histiocytes
	3 день / 3 days	5 день / 5 days	7 день / 7 days	10 день / 10 days	31 день / 31 days	3 день / 3 days	5 день / 5 days	7 день / 7 days	10 день / 10 days	31 день / 31 days
Фторурацил- 4% р-р бикарбоната натрия / Solution of 5-fluorouracil     - 4 % sodium bicarbonate	0,0598	0,1153	0,0026	0,0035	0,001	0,707	0,4097	0,8513	0,5099	0,6138
Фторурацил- 6% перекись / Solution of 5-fluorouracil - 6% hydrogen peroxide	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001
Фторурацил- контроль / Solution of 5-fluorouracil - control	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001
4% р-р бикарбоната натрия-6% перекись / 4 % sodium bicarbonate solution -6% hydrogen peroxide solution	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001
4% р-р бикарбоната натрия - контроль / 4 % sodium bicarbonate solution - control	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001
6% перекись-контроль / 6% hydrogen peroxide solution - control	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001

Проведенный анализ данных, представленных в таблицах 2 и 3 (р<0,05 при сравнении групп) свидетельствуют о том, что фактор - способ плевродеза, влияет на отклик - количество свободных клеточных элементов.

Результаты теста Крускала-Уоллиса по макрофагам свидетельствуют об отсутствии статистически значимых различий между следующими группами плевродеза: на 3 день - 5-фторурацилом и 4 % раствором бикарбоната натрия (0,4503); на 5 день - 5-фторурацилом и 4 % раствором бикарбоната натрия (0,6147), 5-фторурацилом и 6% перекисью водорода (1), 4 % раствором бикарбоната натрия и 6% перекисью водорода (0,6147); на 7 день - 5-фторурацилом и 4 % раствором бикарбоната натрия (0,2176); на 10 день - 5-фторурацилом и 4 % раствором бикарбоната натрия (0,1556).

Согласно данным, полученным в ходе проведения теста Крускала-Уоллиса по нейтрофилам выяснено, что нет статистически значимых различий между группами плевродеза: на 3 день - 5-фторурацилом и 4 % раствором бикарбоната натрия (0,0598); на 5 день выявлено, что нет статистически значимых различий между группами плевродеза 5-фторурацилом и 4 % раствором бикарбоната натрия (0,1153).

Анализ теста Крускала-Уоллиса по гистиоцитам определил, что нет статистически значимых различий между группами плевродеза: на 3 день - 5-фторурацилом и 4 % раствором бикарбоната натрия (0,707); на 5 день - 5-фторурацилом и 4 % раствором бикарбоната натрия (0,4097); на 7 день - 5-фторурацилом и 4 % раствором бикарбоната натрия (0,8513); на 10 день - 5-фторурацилом и 4 % раствором бикарбоната натрия (0,5099); на 31 день - 5-фторурацилом и 4 % раствором бикарбоната натрия (0,6138).

Во всех остальных случаях сравнения установлены статистически значимые различия между группами плевродеза при p ≤ 0,05.

Все группы сравнения  характеризуются постепенным увеличением количества лимфоцитов, макрофагов и гистиоцитов, начиная с минимального до максимальных значений, постепенным уменьшением количества нейтрофилов, начиная с максимальных и заканчивая минимальными значениями. Преобладание нейтрофильных лейкоцитов над остальными клеточными популяциями свидетельствует об острой воспалительной реакции на введение препарата, дальнейшее повышение уровня лимфоцитов, макрофагов, гистиоцитов и, соответственно, снижение уровня нейтрофилов указывает на переход острого воспаления в хроническое. В результате сравнения динамики количества анализируемых свободных клеточных элементов установлено, что количество лимфоцитов, макрофагов и гистиоцитов увеличивалось быстрее, но при этом, по большей части, их количество было ниже после плевродеза 6 % перекисью водорода. Минимальное количество нейтрофилов и максимально быстрое их сокращение во всех случаях наблюдалось при плевродезе 6 % перекисью водорода. В группе сравнения наблюдаются лишь колебания численности исходного уровня свободных клеточных элементов.

ВЫВОДЫ.

1. Динамика количества изученных клеточных элементов во всех группах сравнения позволяет оценить интенсивность перехода процесса острого воспаления в хроническое.
2. Результаты статистического анализа указывают на то, что способ плевродеза значимо влияет на количество клеточных элементов, участвующих в воспалительной реакции.
3. Проведение плевродеза с помощью 6 % раствора перекиси водорода в качестве химического агента существенно изменяет качество воспалительного ответа, уменьшая его длительность и степень выраженности в органах и тканях грудной клетки у крыс, по сравнению с раствором 4% гидрокарбоната натрия и 5-фторурацила.

About the authors

Mikhail Sergeevich Izyumov

The State Budgetary Institution of Higher Professional Education «Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko» of the Ministry of Public Health of the Russian Federation.

Email: mihail-izyumov@mail.ru
SPIN-code: 5423-0249

ассистент кафедры ургентной и факультетской хирургии

Russian Federation, 10 Studencheskaya Str., Voronezh 394036, Russia

Viktor Viktorovich Bulynin

The State Budgetary Institution of Higher Professional Education «Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko» of the Ministry of Public Health of the Russian Federation

Email: dr.bulinin@mail.ru
SPIN-code: 8355-5480

профессор, доктор медицинских наук, профессор кафедры специализированных хирургических дисциплин

Russian Federation, 10 Studencheskaya Str., Voronezh 394036, Russia

Andrey Mikhailovich Bobrovskih

The State Budgetary Institution of Higher Professional Education «Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko» of the Ministry of Public Health of the Russian Federation

Email: dr_bobr2008@mail.ru
SPIN-code: 8584-5959

кандидат медицинских наук, доцент кафедры патологической анатомии Воронежского государственного медицинского университета имени Н.Н.Бурденко

Russian Federation, 10 Studencheskaya Str., Voronezh 394036, Russia

Olga Gennadevna Deryaeva

The State Budgetary Institution of Higher Professional Education «Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko» of the Ministry of Public Health of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: centaurea_cyanus@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4562-6416
SPIN-code: 2786-0295

кандидат медицинских наук, доцент кафедры ургентной и факультетской хирургии

Russian Federation, 10 Studencheskaya Str., Voronezh 394036, Russia

References

Supplementary files