Email this article 
Evaluation of the Effect of Surgical Access on the Innate Immune Response During Liver Resections of Various Volume, Experimental Study
- Authors: Panchenkov D.N.1,2,3, Alikhanov R.B.4, Ivanov Y.V.5, Akhmatova N.K.6, Kosyi V.V.7, Astakhov D.A.7, Leonov S.D.8
-
Affiliations:
- Evdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry
- Skobelkin State Scientifi c Center of Laser Medicine the Federal Medical and Biological Agency of Russia
- Federal Research Clinical Center for Specialized Health Care and Medical Technologies of Federal Medical Biological Agency
- GBUZ "Moscow Clinical Scientific and Practical Center named after A.S. Loginov of the Moscow Department of Health"
- Federal Scientific and Clinical Center for Specialized Types of Medical Care and Medical Technologies
- Federal State Budgetary Scientific Institution "Research Institute of Vaccines and Serums named after I. I. Mechnikov"
- FSBEI HE "A.I. Evdokimov Moscow State Medical and Dental University" of the Ministry of Health of the Russian Federation
- Federal State Budgetary Institution "Scientific and Practical Center for Laser Medicine named after O.K. Skobelkin" of the Federal Medical and Biological Agency of Russia
- Issue: Vol 16, No 2 (2023)
- Pages: 150-155
- Section: Original articles
- URL: https://vestnik-surgery.com/journal/article/view/1728
- DOI: https://doi.org/10.18499/2070-478X-2023-16-2-150-155
- ID: 1728
Cite item
Full Text
Abstract
Introduction. The major components of the immune system are affected in almost all surgical operations, including those related to the tumor removal. The volume of the operation correlates with the level of the immune system suppression and frequency of complications. The issue of the effect of surgical access for liver resection with different volumes on surgical trauma and severity of the innate immune response are still challenging nowadays.
The aim of the study is to evaluate the effect of open and laparoscopic surgical approaches on the severity of the innate immune response in small and large liver resections in laboratory animals.
Methods. The study included 4 groups of rabbits, 10 animals each, formed depending on the surgical approach and the volume of liver resection: laparoscopic small and large liver resections, open small and large liver resections. The following parameters of the innate immune response were studied: phagocytic, cytotoxic and proliferative activity in dynamics. The experimental data were processed using the STATISTICA 6.0 software package (StatSoft, 2001). The results were considered statistically significant at p<0.05.
Results. Open extensive liver resections are characterized by a more significantly decreased phagocytic activity of neutrophils - from 95.7% to 32.05% - than similar interventions using laparoscopic access - from 96.4% to 52.4%, respectively. Cytotoxic activity in the group of animals exposed to surgery with laparotomy access decreased by 40% compared to 23% in animals exposed to laparoscopy surgery. There was registered a more than twice increased spontaneous and decreased induced proliferation in the postoperative period.
Conclusion. The study results allow concluding on a positive effect manifested as a reduced surgical injury for liver resections of various volumes due to laparoscopic access; this is evidenced by the parameters of immune reactivity.
Full Text
Иммунологические исследования в хирургии имеют давнюю историю. Любое хирургическое вмешательство, независимо от его объема, представляет собой мощное многокомпонентное травмирующее воздействие на организм. Хирургическая травма вызывает множественные реакции различных функциональных систем организма, в том числе иммунной, и при длительном воздействии может приводить к дисфункции различных звеньев на уровне гуморального и клеточного иммунитета [1-3]. Современные исследования подтверждают преимущество лапароскопической хирургии, особенно при опухолях: снижение интраоперационной кровопотери, послеоперационной смертности и сопоставимые результаты выживаемости по сравнению с классической хирургией [4-6]. В настоящее время лапароскопический доступ получил широкое распространение как в плановой, так и в ургентной абдоминальной хирургии. Несмотря на явные преимущества, метод имеет технические особенности, ограничивающие его применение при обширных резекциях печени, и долгое время лапароскопические вмешательства в данной анатомической зоне ограничивались операциями малого объема [7, 8]. Ряд авторов считает ведущим фактором в патогенезе послеоперационных осложнений иммунологический ответ на хирургический стресс. В ходе операции активируется каскад реакций, которые вызывают воспалительную реакцию в асептических условиях [9]. Bobocea A.C., Trandafir B., Whelan R.L. и ряд других исследователей подтверждают преимущества лапароскопического метода при операциях на органах брюшной полости посредством снижения интенсивности иммунного ответа на хирургическую травму, вызванную вмешательством [10-12].
Цель
Оценить влияние открытого и лапароскопического хирургических доступов на выраженность врожденного иммунного ответа при резекциях печени у лабораторных животных.
Материалы и методы
Исследование проведено на базе вивария ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. Экспериментальная работа выполнена на 40 кроликах породы шиншилла.
Гипотеза – применение открытого и лапароскопического доступов при резекциях печени будет иметь различное по интенсивности воздействие на показатели иммунного ответа. Распределение групп по хирургическому доступу: открытая резекция печени (контрольная группа) – 20 животных; лапароскопическая резекция печени – 20 особей (основная группа).
Резецировали левую и хвостатую доли печени, что соответствует понятию обширной резекции (3 и более сегментов).
Оперативное вмешательство выполнялось под общей анестезией, которая достигалась последовательным внутримышечным введением вентраквила 1% – 0,5 мл с последующим введением золетила в дозе 15 мг/кг.
Время забора материала для исследования (кровь из периферической вены ушной раковины): до оперативного вмешательства, и на 3-е сутки в послеоперационном периоде. Исследовалась фагоцитарная, цитотоксическая и пролиферативная активность периферических клеток крови по стандартизированным методикам сертифицированной лаборатории НИИ вакцин и сывороток им. И.И.Мечникова, Москва.
Этическая экспертиза. Исследование соответствовало этическим принципам и нормам проведения биомедицинских исследований с участием животных и одобрено Межвузовским комитетом по этике при ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России № 10-19.
Статистический анализ. Расчеты статистических показателей выполнены по общепринятым методикам статистической обработки данных с использованием пакета программ STATISTICA 6.0 (StatSoft, 2001). Рассчитывали средние значения (M) и стандартное отклонение (SD) показателей. Проведена оценка вида распределения по методу Шапиро-Уилка. Применялся критерий Xu2 – Фридмана. Результаты считались статистически значимыми при p < 0,05.
Результаты
В ходе исследования получены данные показателей фагоцитарной, цитотоксической и пролиферативной активности клеток иммунной системы у экспериментальных животных после открытых и лапароскопических обширных резекций печени (табл. 1).
Резекция печени, независимо от хирургического доступа, сопровождалась значимым снижением показателей фагоцитарной активности иммунокомпетентных клеток периферической крови у экспериментальных животных. Тем не менее, открытые резекции печени характеризовались более значимым снижением фагоцитарной активности нейтрофилов - с 96,4% до 41,3%, чем аналогичные по объему вмешательства с применением лапароскопического доступа – с 96,4% до 52,4%, соответственно. Фагоцитарное число моноцитов, определяемое как средняя интенсивность флюоресценции (MFI), у оперированных с применением лапаротомного доступа животных снизилось более чем в 3 раза.
Цитотоксическая активность мононуклеарных лейкоцитов (МЛ) кроликов по отношению к линии клеток К562 представлена в таблице 2.
После операции у кроликов на 3 сутки снижалась цитотоксическая активность мононуклеарных лейкоцитов периферической крови по отношению к NK-чувствительной линии эритробластного лейкоза К562. Известно, что NK-клетки являются гетерогенной популяцией лимфоцитов системы врожденного и адаптивного иммунитета. NK-клетки характеризуются спонтанной цитолитической активностью, способностью синтезировать цитокины и хемокины. Сниженное количество естественных киллеров может являться неблагоприятным в прогностическом плане фактором метастазирования и снижения общей выживаемости пациентов с онкологическими заболеваниями. В нашем исследовании показатели цитотоксической активности были снижены в контрольной группе (открытые резекции) больше, чем на 40 %, восновной группе (лапароскопические резекции) - на 23%. Так, при возможном воздействии на организм пациента вирусных организмов и иных инфекционных агентов периферической крови иммунокомпетентные клетки не обеспечат эффективное развитие иммунной реакции. Указанный результат косвенно демонстрирует сниженный противовирусный и противоопухолевый потенциалы NK-клеток.
Пролиферативная активность мононуклеарных лимфоцитов у экспериментальных животных (табл. 3,4).
Отмечается снижение показателя индуцированной фитогемагглютинином (ФГА) пролиферации мононуклеарных лейкоцитов периферической крови как при открытых (на 33,7%), так и при лапароскопических резекциях печени (на 19%) в послеоперационном периоде. При этом показатели спонтанной пролиферации повышаются в 1,9 и 2,2 раза, соответственно, что трактуется нами как результат стрессирующего воздействия всех компонентов хирургической травмы. Полученные данные показывают, что резервы исчерпываются и на дополнительную стимуляцию лейкоциты не могут адекватно ответить.
Заключение
Результаты проведенного исследования отчетливо демонстрируют преимущества лапароскопического доступа по таким параметрам, как фагоцитарная и цитотоксическая активность лейкоцитов. В контрольной группе в большей степени снизилась цитотоксическая активность мононуклеарных лейкоцитов по отношению к NK-чувствительной линии К562 эритробластного лейкоза. При сравнении пролиферативной активности мононуклеарных лейкоцитов отмечено усиление спонтанной пролиферации и уменьшение индуцированной фитогемагглютинином пролиферации в обоих группах со статистически значимой разницей в показателях. Результаты исследования продемонстрировали положительное влияние снижения степени операционной травмы за счет лапароскопического доступа на показатели иммунной реактивности при обширных резекциях печени.
About the authors
Dmitry Nikolaevich Panchenkov
Evdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry; Skobelkin State Scientifi c Center of Laser Medicine the Federal Medical and Biological Agency of Russia; Federal Research Clinical Center for Specialized Health Care and Medical Technologies of Federal MedicalBiological Agency
Email: dnpanchenkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8539-4392
SPIN-code: 4316-4651
M.D., Professor, Head of the Department of Surgery and Surgical Technologies, Laboratory of Minimally Invasive Surgery; Advisor to the Director of the
Skobelkin State Scientifi c Center of Laser Medicine; Surgeon Department of Surgery
Ruslan Bogdanovich Alikhanov
GBUZ "Moscow Clinical Scientific and Practical Center named after A.S. Loginov of the Moscow Department of Health"
Email: r.alikhanov@mknc.ru
ORCID iD: 0000-0002-8602-514X
Candidate of Medical Sciences, Head of the Department of Liver and Pancreatic Surgery, GBUZ "Moscow Clinical Scientific and Practical Center named after A.S. Loginov of the Moscow Department of Health"
Russian Federation, w. Enthusiasts, 86, Moscow, 111123Yury Viktorovich Ivanov
Federal Scientific and Clinical Center for Specialized Types of Medical Care and Medical Technologies
Email: ivanovkb83@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6209-4194
SPIN-code: 3240-4335
Doctor of Medical Sciences, Professor, Honored Doctor of the Russian Federation, Head of the Department of Surgery, Federal Scientific and Clinical Center for Specialized Types of Medical Care and Medical Technologies, FMBA of Russia; Chief Researcher, Laboratory of Minimally Invasive Surgery, Technobiomed Research Institute, Moscow State Medical University named after A.I. Evdokimova Ministry of Health of Russia
Russian Federation, 28 Orekhovy Boulevard, Moscow, 115682Nelly Kimovna Akhmatova
Federal State Budgetary Scientific Institution "Research Institute of Vaccines and Serums named after I. I. Mechnikov"
Email: anelly@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4212-0276
SPIN-code: 5172-1223
MD, Head of the Laboratory of Mechanisms of Regulation of Immunity, FGBNU "Research Institute of Vaccines and Serums named after I.I. Mechnikov"
Russian Federation, Maly Kazenny per., 5A, Moscow, 105064Valentina Vasilyevna Kosyi
FSBEI HE "A.I. Evdokimov Moscow State Medical and Dental University" of the Ministry of Health of the Russian Federation
Email: kvv24@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4628-2328
Applicant of the Department of Surgery and Surgical Technologies of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "A.I. Evdokimov Moscow State Medical and Dental University" of the Ministry of Health of the Russian Federation; Junior Researcher, Federal State Budgetary Institution "Scientific and Practical Center for Laser Medicine named after O.K. Skobelkin" of the Federal Medical and Biological Agency of Russia
Russian Federation, Delegate str., 20/1, Moscow, 127473Dmitry Anatolyevich Astakhov
FSBEI HE "A.I. Evdokimov Moscow State Medical and Dental University" of the Ministry of Health of the Russian Federation
Email: astakhovd@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8776-944X
SPIN-code: 6203-5870
Candidate of Medical Sciences, Associate Professor, Department of Surgery and Surgical Technologies, FSBEI HE "A.I. Evdokimov Moscow State Medical and Dental University" of the Ministry of Health of the Russian Federation; Senior Researcher, Federal State Budgetary Institution "Scientific and Practical Center for Laser Medicine named after O.K. Skobelkin" of the Federal Medical and Biological Agency of Russia
Russian Federation, Delegate str., 20/1, Moscow, 127473Sergey Dmitrievich Leonov
Federal State Budgetary Institution "Scientific and Practical Center for Laser Medicine named after O.K. Skobelkin" of the Federal Medical and Biological Agency of Russia
Author for correspondence.
Email: leonov-serg@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8883-9649
Senior Researcher, FSBI "Scientific and Practical Center for Laser Medicine named after O.K. Skobelkin" Federal Medical and Biological Agency of Russia
Russian Federation, Student str., 40, p. 1, Moscow, 121165References
- Belotsky SM. The effect of surgery on the phagocytic system of patients. Khirurgiya. 1985; 2: 92-94. (in Russ.)
- Budarev VN. Vliyanie operatsionnoi travmy pri kholetsistektomii na techenie rannego posleoperatsionnogo perioda. Dis. kand. med. nauk. Ryazan'. 2010; 119. (in Russ.)
- Khaitov RM, Pinegin BV. Changes in immunity during surgical interventions. Annals of Surg. Hepatology. 1998; 2: 100-110. (in Russ.)
- Efanov MG, Alikhanov RB, Tsvirkun VV, Kazakov IV, Kim PP, Vankovich AN, Grendal KV, Zamanov EN. Immediate results of minimally invasive and open liver resections for colorectal cancer. Experience of the specialized center. Al'manakh klinicheskoi meditsiny. 2018; 46: 6: 584-591. https://doi.org/10.18786/2072-0505-2018-46-5 (in Russ.)
- Alikhanov RB, Izrailov RE, Tsvirkun VV, Khatkov IE. Laparoscopic anatomic liver resections: analysis of results and prospects. Annals of Surgical Hepatology. 2014; 3: 21-26. (in Russ.)
- Dzhantukhanova SV. Laparoskopicheskie rezektsii pecheni. Dis. kand. med. nauk. M. 2010; 138. (in Russ.)
- Vishnevsky VA, Kubyshkin VA, Zhao AV, Ikramov RZ. Operatsii na pecheni. Rukovodstvo dlya khirurgov. M.: Meditsina. 2008; 155. (in Russ.)
- Galperin EI, Karagulyan SR, Mochalov AM. Experience of anatomic and atypical liver resections.Khirurgiya. 1987; 7: 52-62. (in Russ.)
- Akhmatova NK, Kiselevsky MV. Vrozhdennyi immunitet protivoopukholevyi i protivoinfektsionnyi. M.: Prakticheskaya meditsina. 2008; 254. (in Russ.)
- Panchenkov DN, Aleksanyan GB, Akhmatova NK, Efanov MG, Alikhanov RB, Ivanov YuV. Evaluation of surgical stress parameters after laparoscopic and open liver resections. Doktor.Ru. 2017; 2: 131: 69-75. (in Russ.)
- Bobocea1 AC, Trandafir B, Bolca C, Cordoæ I, Novitsky YW., Litwin DE, Callery MP. The net immunologic advantage of laparoscopic surgery. Surg Endosc. 2004; 18: 10: 1411-9. Epub 2004 Aug 26.
- Whelan RL, Franklin M, Holubar SD, Donahue J, Fowler R, Munger C, et al. Postoperative cell mediated immune response is better preserved after laparoscopic vs open colorectal resection in humans. Surg Endosc. 2003; 17: 6: 972-8.
Supplementary files
