Use of Alginate Polymer Polysaccharide Hemostatic Hydrogel 
in the Treatment of Simulated Bleeding Stomach Defects

Evgeniy Fedorovich Cherednikov; Чередников Евгений Фёдорович; Sergey Viktorovich Баранников; Баранников Сергей Викторович; Igor Sergeevich Yuzefovich; Юзефович Игорь Сергеевич; Aleksandr Vasilevich Chernykh; Черных Александр Васильевич; Igor Nikolaevich Banin; Банин Игорь Николаевич; Olga Gennadievna Deryaeva; Деряева Ольга Геннадьевна; Irina Alexandrovna Shkurina; Шкурина Ирина Александровна

doi:10.18499/2070-478X-2023-16-3-230-235

Use of Alginate Polymer Polysaccharide Hemostatic Hydrogel in the Treatment of Simulated Bleeding Stomach Defects

Authors: Cherednikov E.F.¹, Баранников S.V.¹, Yuzefovich I.S.¹, Chernykh A.V.¹, Banin I.N.¹, Deryaeva O.G.¹, Shkurina I.A.²
Affiliations:
1. N.N. Burdenko Voronezh State Medical University
2. Voronezh N.N. Burdenko State Medical University
Issue: Vol 16, No 3 (2023)
Pages: 230-235
Section: Original articles
URL: https://vestnik-surgery.com/journal/article/view/1724
DOI: https://doi.org/10.18499/2070-478X-2023-16-3-230-235
ID: 1724

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The aim of the study was to develop in vivo technique and study the potential of alginate polymer polysaccharide hemostatic hydrogel application in the treatment of experimental bleeding stomach ulcers.
Materials and methods. The in vivo experiment was conducted in the Laboratory of Experimental Surgery, the Research Institute of Experimental Biology and Medicine, N.N. Burdenko Voronezh State Medical University. Twelve healthy laboratory animals (dog) weighed 7-10.5 kg were selected for the study. Each animal was exposed to two bleeding stomach defects: one of which was experimental, and the other was control. Bleeding arrest in the experimental group of animals was carried out by insufflation of powdered alginate polymer polysaccharide hemostatic for a bleeding defect (Patent RF №2762120). Control stomach defects were not subjected to endoscopic treatment. The results of the experimental study were evaluated according to the following parameters: the time of experimental bleeding arrest, the presence of repeated bleeding, the timing and quality of healing simulated defects.
Results. Experimental studies have demonstrated that the alginate polymer polysaccharide hemostatic hydrogel applied in the endoscopic treatment of simulated bleeding stomach defects can significantly (P=0.000001) reduce the time of experimental bleeding, from 26.5(25.3-32.0) sec to 6.0(4.0-8.0) sec, and helps to reduce the regeneration time of experimental defects from 14.5(13.5-16.5) days up to 8.0(7.5-8.5) days (P=0.000001), while improving the quality of their healing.
Conclusion. Thus, the use of alginate polymer polysaccharide hemostatic hydrogel is an effective method of treating simulated bleeding stomach defects.

Keywords

endoscopic hemostasis, experimental bleeding stomach defects, hydrogel

Full Text

Проблема лечения желудочно-кишечных кровотечений язвенной этиологии в течение многих десятков лет остается одной из наиболее сложных в неотложной хирургии. Количество больных с данной патологией, несмотря на все достижения современной медицины, не снижается и даже имеет тенденцию к росту [1, 2].
Ведущим в лечении язвенных кровотечений остается эндоскопический гемостаз. Разработаны и используются в клинической практике множество методик эндогемостаза: аргоноплазменная коагуляция, клипирование, инъекционные, апликационые и инсуффляционные технологии и др. Однако, частота рецидивов кровотечения даже при использовании комбинированных методов гемостаза может достигать 10-46%, что свидетельствует о необходимости совершенствования технологий эндоскопической остановки язвенного кровотечения [3, 4].
Перспективным в эндогемостазе кровоточащей гастродуоденальной язвы, по мнению некоторых авторов, является применение порошкообразных гемостатических систем. В клинической практике используются эндоскопические гемостатические системы Hemospray и EndoClot. Однако, обе являются дорогостоящими системами зарубежного производства, при этом важно отметить, что на сегодняшний день не накоплен достаточный опыт их клинического использования. В связи с этим, разработка отечественных технологий эндоскопического гемостаза является перспективным направлением в лечении пациентов с язвенными геморрагиями.
Цель
Разработать и изучить в эксперименте in vivo возможность применения альгинатного полимерного полисахаридного гемостатического гидрогеля (АППГГ) в лечении экспериментальных кровоточащих язв желудка.
Материал и методы
Эксперимент in vivo проведен на базе лаборатории экспериментальной хирургии Научно-исследовательского института экспериментальной биологии и медицины ВГМУ им. Н.Н. Бурденко. Все экспериментальные исследования с лабораторными животными проведены при строгом соблюдении законодательства в сфере охраны животных, используемых в лабораторных целях: Директива 2010/63/EU Европейского Парламента и Совета Европейского Союза по охране животных, используемых в научных целях (Статья 27) от 22.09.2010 г.; «Руководство по содержанию и использованию лабораторных животных»; разрешение Этического комитета ФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко Минздрава России (Протокол № 1 от 28.01.2020 г.).
Для исследования были отобраны 12 здоровых лабораторных животных (собаки) массой от 7 до 10,5 кг. Каждому животному воспроизводилась описанная ранее экспериментальная модель кровоточащего дефекта желудка [5]. Для этого животным под внутривенным обезболиванием (золетил 100 - 7,5 мг/кг) производилась гастроскопия, во время которой с помощью эндоскопического инъектора в послизистый слой передней стенки антрального отдела желудка производили инъекцию 96% этилового спирта в количестве 3,0 мл. После этого внутривенно вводили Винкристин с расчетом 0,01 мг/кг массы животного. На 3-4 день после инъекции этилового спирта у животных наблюдалось развитие округлого дефекта слизисто-подслизистого слоя стенки желудка: дефект 1,0 см в диаметре, округлой формы, края отечные, инфильтрированные, дно покрыто фибринозным налетом. Кровотечение из моделированного дефекта желудка воспроизводилось с помощью механической травматизации дна язвенного дефекта биопсийными щипцами. Одновременно, с целью усиления кровотечения, лабораторному животному внутривенно вводился Гепарин 100 ЕД/кг массы животного.
Каждому животному воспроизводили сразу по два кровоточащих дефекта желудка, один из которых был опытным, а другой контрольным (рис. 1,2).
Остановку кровотечения в опытных дефектах желудка осуществляли путем инсуффляции на кровоточащий дефект АППГГ (рис. 3) (Патент РФ №2762120). Контрольные дефекты желудка эндоскопическому лечению не подвергались, по ним контролировали время спонтанной остановки кровотечения с помощью электронного секундомера.
С целью оценки динамики заживления экспериментальных дефектов желудка и оценки реакции слизистой на нанесение альгинатного полимерного полисахаридного гемостатика животным проводили динамическое эндоскопическое обследование с интервалом в 2 дня.
Оценку результатов экспериментального исследования проводили по таким показателям как: время остановки экспериментального кровотечения, наличие повторных кровотечений, сроки и качество заживления моделированных дефектов.
Статистическую обработку результатов исследования осуществили в программе STATISTICA 10. Тест Шапиро-Уилка (SWT) использовался для оценки нормальности распределения признака в группах исследования, далее рассчитывались стандартные описательные статистики: среднее (М), ошибка среднего (m); медиана (Me), нижний (Q1) и верхний (Q3) квартили. Оценку значимости различий (P) производили с использованием критериев: Т-критерия Стьюдента (TST), U-критерия Манна-Витни (MWW) и точного критерия Фишера (FT).
Результаты
Проведенные экспериментальные исследования показали, что сразу после пневматической инсуффляции на поверхность экспериментального кровоточащего дефекта желудка АППГГ при контакте с кровью, увеличивался в объеме и превращался в гидрогель, фиксированный в виде пленки в области кровоточащего дефекта. При этом следует отметить, что благодаря выраженным адгезивным свойствам пленка гемостатического гидрогеля плотно удерживалась в области дефекта и не смывалась струей физиологического раствора. Итоговые результаты экспериментального исследования представлены в таблице 1.
Как видно из данных таблицы 1, время остановки кровотечения в опытных дефектах желудка при применении разработанной технологии эндоскопического гемостаза составила 6.0 (4.0-8.0) сек. Спонтанная остановка кровотечения в контрольных дефектах происходила на 26.5 (25.3-32.0) сек (P=0.000001).
При динамическом эндоскопическом мониторинге было отмечено, что АППГГ, благодаря выраженным адгезивным свойствам, удерживался на опытном дефекте желудка в течение 3-4 дней (максимально до 6 суток). Осложнений со стороны слизистой оболочки желудка в зоне контакта с альгинатным гидрогелем не наблюдалось – слизистая в течение всего срока наблюдения оставалась розового цвета, без участков кровоизлияний и некротического поражения, что свидетельствует о нейтральном воздействии альгинатного полисахаридного геля на слизистую желудка. Также в опытных дефектах каких-либо осложнений или повторных кровотечений не наблюдалось, т.е. в них гемостаз был надежным и окончательным.
В контрольных дефектах желудка было отмечено 6 эпизодов возобновления геморрагии в виде появления сгустков или гематина на дне дефекта. Эпизоды возобновления кровотечения в контроле прекращались самостоятельно и не потребовали дополнительного вмешательства.
Исследование процессов репаративной регенерации в опытных дефектах желудка подтвердили выраженные цитопротективные свойства полисахаридного альгинатного гемостатического гидрогеля, что обеспечило сокращение сроков заживления и улучшение качества регенерации моделированных кровоточащих дефектов. В опытных дефектах воспалительные явления были менее выражены по сравнению с контролем и стихали на 3.5 (3.0-4.0) сутки (P<0.001), очищение язв от фибрина и гематина происходило уже на 3.0 (2.5-4.0) сутки (P=0.000001). Начало появления грануляций отмечалось на 6.0 (5.0-7.0) сутки (P=0.000022), а краевая эпителизация наблюдалась на 4.0 (3.5-5.0) сутки (P<0.001).
Опытные дефекты заживали на 8.0 (7.5-8.5) сут. в 91.7% случаев путем эпителизации, а в 8.3% случаев - с формированием нежного не деформирующего стенку органа рубца (рис. 4А).
Воспалительные явления в контрольных дефектах стихали на 9.0 (8.5-10.0) сутки, дефекты полностью очищались от фибрина и гематина на 6.0 (5.5-6.5) сутки, появление грануляций происходило на 6.0 (5.0-7.0) сутки, а начало эпителизации определялось на 9.0 (8.0-10.5) сутки. Контрольные дефекты желудка полностью заживали у собак на 14.5 (13.5-16.5) сутки (p<0,01), причем заживление контрольных язв в 75.0% происходило с формированием рубца, грубо деформирующего стенку желудка (рис. 5).
Заключение
Таким образом, применение альгинатного полимерного полисахаридного гемостатического гидрогеля является эффективным методом лечения моделированных кровоточащих дефектов желудка, что подтверждается сокращением времени остановки экспериментального кровотечения с 26.5 (25.3-32.0) сек. до 6.0 (4.0-8.0) сек. (P=0.000001), при ускорении сроков регенерации с 14.5 (13.5-16.5) до 8.0 (7.5-8.5) суток (P=0.000001) и улучшении качества их заживления.

About the authors