Влияние сегментарной трансплантации поджелудочной железы на ее эндокринную и экзокринную функции

Резюме

Цель исследования - изучить влияние трансплантации сегмента поджелудочной железы на его эндокринную и экзокринную секрецию. Материал и методы. Исследование выполнено на 48 беспородных собаках. Изучались экзо- и эндосекреторная функции поджелудочной железы после ее проксимальной резекции (1-я группа), после панкреатэктомии и сегментарной аутотрансплантации поджелудочной железы с венозного оттока в систему нижней полой вены (2-я группа) и панкреатоэнтероанастомоза с дистальной петлей тонкой кишки и после панкреатэктомии и сегментарной аутотрансплантации поджелудочной железы с формированием венозного оттока в систему воротной вены и формированием панкреатоэнтероанастомоза с проксимальной петлей тонкой кишки (3-я группа). Изучали толерантность к глюкозе при оральной и внутривенной нагрузке, определяли концентрацию инсулина и глюкагона в сыворотке крови, дебиты белка и липазы в панкреатическом секрете. Результаты исследования свидетельствуют о способности трансплантированного сегмента поджелудочной железы при условии формирования венозного оттока в портальную систему обеспечить поддержание углеводного гомеостаза на приемлемом уровне в условиях более низкой нагрузки на эндокринный аппарат трансплантата. В группах животных, перенесших панкреатэктомию с сегментарной трансплантацией поджелудочной железы, наблюдалось более существенное снижение секреторного ответа на нутритивную стимуляцию по сравнению с животными, перенесшими проксимальную резекцию поджелудочной железы. Кроме того, выявлено отсутствие снижения дебитов секреции в ответ на дуоденальное введение трипсина в малых дозах, при этом сохранялись адаптивность секреции к нутритивному составу дуоденального содержимого и реакция на дуоденальное введение трипсина в высоких дозах.

Ключевые слова:сегментарная трансплантация поджелудочной железы, сахарный диабет, экзокринная секреция поджелудочной железы, эндокринная секреция поджелудочной железы, углеводный обмен

Клин. и эксперимент. хир. Журн. им. акад. Б.В. Петровского. - 2014. - № 2. - С. 39-47.

Проблема сахарного диабета (СД) остается наиболее актуальной в настоящее время [1, 2]. Трансплантация поджелудочной железы (ПЖ) является "золотым стандартом" лечения тяжелых форм СД [3, 4], она способна обеспечить устойчивую нормогликемию, а также остановить прогрессирование или даже снизить тяжесть осложнений СД [5-7]. Наиболее частым способом организации венозного оттока от трансплантированного сегмента ПЖ является формирование его в подвздошную вену [3, 8, 9]. Печень - одно из основных мест депонирования углеводов и одно из основных мест приложения эффекта инсулярных гормонов [10, 11], таким образом, печень наряду с ПЖ является одним из основных регуляторов углеводного обмена. Печень является ключевым органом поддержания углеводного гомеостаза, ответственным за постпрандиальную утилизацию глюкозы и ее продукцию, а также основным местом приложения гормональных регуляторов углеводного гомеостаза - инсулина и глюкагона [8]. В связи с этим для обеспечения углеводного гомеостаза важно поддерживать адекватную концентрацию инсулярных гормонов в крови портальной системы. Методики энтерального дренирования панкреатического протока с дистальными отделами тонкой кишки и мочепузырного дренирования протока сегмента ПЖ являются основными при сегментарной трансплантации ПЖ [9]. Однако пассаж панкреатического секрета имеет важное значение для нормального функционирования ПЖ и органов пищеварения, так как двенадцатиперстная кишка (ДПК) и проксимальные отделы тощей кишки являются местом наибольшей концентрации гормональных и невральных структур, ответственных за их регуляцию [12].

Цель исследования - изучить влияние трансплантации сегмента ПЖ на его эндокринную и экзокринную секрецию.

Материал и методы

Исследование выполнено на 48 беспородных собаках половозрелого возраста массой 12-16 кг.

Эксперименты были разбиты на 3 группы: в 1-й группе изучали экзо- и эндосекреторную функции ПЖ после ее проксимальной резекции (12 животных); во 2-й (18 животных) - экзо- и эндосекреторную функции ПЖ после панкреатэктомии и сегментарной аутотрансплантации ПЖ с формированием венозного оттока в систему нижней полой вены с формированием панкреатоэнтероанастомоза и дистальной петлей тонкой кишки; в 3-й группе (18 животных) проводили изучение экзо- и эндосекреторной функции ПЖ после панкреатэктомии и сегментарной аутотрансплантации ПЖ с формированием венозного оттока в систему воротной вены и формированием панкреатоэнтероанастомоза с проксимальной петлей тонкой кишки.

Методика проксимальной резекции поджелудочной железы. После выполнения срединной лапаротомии, мобилизации тела и правой доли ПЖ с сохранением кровоснабжения ДПК от панкреатодуоденальных сосудов выполняли пересечение ПЖ на уровне слияния краниальной брыжеечной и селезеночной вен. Мобилизованную часть ПЖ удаляли, формировали панкреатоэнтероанастомоз желудочной доли ПЖ с первой петлей тощей кишки. Дефекты брыжейки ДПК ушивали одиночными швами. Лапаротомную рану ушивали послойно наглухо.

Методика выполнения панкреатэктомии с аутотрансплантацией поджелудочной железы. После выполнения срединной лапаротомии и мобилизации ПЖ с ДПК рассекали дупликатуру большого сальника, определяли место слияния селезеночной и краниальной брыжеечной вен. ПЖ рассекали на уровне слияния краниальной брыжеечной и селезеночной вен. Селезеночные сосуды выделяли проксимально на вышеуказанном уровне и дистально на уровне слияния селезеночной и левой желудочно-сальниковой вен. Связочный аппарат ПЖ полностью мобилизовывали. Селезеночные сосуды пересекали на проксимальном и дистальном уровнях, проксимальные концы селезеночных сосудов перевязывали. Выполняли консервацию ПЖ охлажденным до 6-8 °С кустодиолом, который вводили в проксимальный конец селезеночной артерии трансплантата под давлением 60-80 см вод. ст. в течение 10 мин, после чего выполняли спленэктомию и панкреатэктомию.

Во 2-й группе после забора и консервации трансплантата визуализировали правые подвздошные сосуды, внутренние подвздошные сосуды пережимали на расстоянии 1,5 см от слияния наружной и внутренней подвздошных вен и пересекали. Формировали анастомозы внутренних подвздошных артерии и вены с проксимальными концами селезеночных сосудов трансплантата по типу "конец в конец". Накладывали панкреатоэнтероанастомоз долевого протока трансплантата с дистальной петлей подвздошной кишки.

В 3-й группе после забора и консервации трансплантата визуализировали основной ствол нижней брыжеечной артерии, после чего выделяли левую ободочную артерию и дистальную часть нижней брыжеечной вены, последнюю пересекали на уровне нижней горизонтальной ветви ДПК, левую ободочную артерию пересекали на уровне 1-1,5 см дистальнее места ее отхождения от каудальной брыжеечной артерии. Формировали анастомозы между селезеночной веной трансплантата и дистальным концом каудальной брыжеечной вены и между дистальным концом селезеночной артерии панкреатического трансплантата и левой ободочной артерией по типу "конец в конец". Формировали панкреатоэнтероанастомоз с первой петлей тощей кишки.

Изучение эндосекреторной функции ПЖ проводили в течение 5-6 сут до выполнения основного вмешательства и на 45-е сутки после с помощью орального и внутривенного тестов на толерантность к глюкозе. Оральный тест на толерантность к глюкозе выполняли следующим образом: за 12 ч до начала эксперимента животных лишали доступа к пище, после индукции анестезии и катетеризации обеих бедренных вен, устанавливали гастральный зонд, через который вводили 10% раствор глюкозы в дозе 0,9 г глюкозы/кг массы тела животного, образцы крови собрали в течение 3 ч.

Внутривенный тест на толерантность к глюкозе проводили следующим образом: животным, подвергнутым 12-часовому голоду, после индукции анестезии катетеризации обеих бедренных вен внутривенно вводили 40% раствор глюкозы в дозе 0,5 г глюкозы/кг массы тела животного. Длительность введения составляла 3-4 мин. Кровь на анализ забирали из контрлатеральной бедренной вены. Сыворотку до проведения анализа хранили при -40 °С.

Способ определения концентрации инсулина и глюкагона в крови. Образцы венозной крови забирали из бедренной вены в пробирку, содержащую 0,1 мл 10% раствора цитрата натрия и 600 АТрЕд апротинина на мл крови, кровь незамедлительно центрифугировали при температуре 40 °С при 2000g, после чего плазму хранили при температуре -400 °С до проведения анализа. Концентрации инсулина и глюкагона определяли методом иммуноферментного анализа.

Экзосекреторную функцию ПЖ изучали после ограничения доступа животных к пище в течение 12 ч при свободном доступе к воде. Изучение экзокринной функции трансплантата проводили на 45-е сутки после выполнения хирургического вмешательства. Петлю тонкой кишки с трансплантированным сегментом ПЖ выводили в рану и рассекали по противобрыжеечному краю напротив панкреатоэнтероанастомоза в поперечном направлении, панкреатический проток канюлировали полихлорвиниловым катетером с наружным диаметром 1 мм. Панкреатический секрет собирали получасовыми порциями. Вводили стимуляторы и ингибиторы экзосекреции ПЖ; схема их введения представлена в табл. 1.

Определяли объем панкреатического секрета, концентрации в нем белка и липазы, рассчитывали их дебиты.

Статистическая обработка и способ представления результатов. Результаты исследования представлены в виде "медиана (межквартильный интервал)". С целью выявления статистической значимости исследования использовали U-критерий Манна-Уитни для независимых групп и критерий Вилкоксона для зависимых групп. Различия считались статистически значимыми при р<0,05. Статистическую обработку проводили с использованием программы Statistica 10.0 (StatSoft Inc.).

Эксперименты проводили и завершали в соответствии с Хельсинкской декларацией о гуманном обращении с лабораторными животными.

Результаты

При сравнении гликемических кривых животных выявлена значимо (р<0,05) большая концентрация глюкозы в плазме собак 2-й группы (трансплантация сегмента ПЖ с организацией венозного оттока в кавальную систему) по сравнению с животными 1-й группы (резекция ПЖ) начиная с 5-й минуты до конца периода наблюдения, наиболее значительное превышение наблюдалось с 40-й минуты эксперимента: 11,50 (10,72-12,51) ммоль/л по сравнению с 9,56 (9,06-10,74) ммоль/л, на 60-й и 90-й минутах эксперимента концентрация глюкозы крови животных 2-й группы значимо превышала также таковую в 3-й группе животных, подвергнутых трансплантации ПЖ с организацией венозного оттока в портальную систему. В 3-й группе животных также наблюдались статистически значимо (р<0,05) более высокие показатели концентрации глюкозы в плазме крови по сравнению с показателями животных 2-й группы на 5-й, 40-й и 120-й минутах эксперимента (рис. 1).

Площадь под кривой плазменной концентрации глюкозы в группе животных, подвергнутых проксимальной резекции ПЖ статистически значимо (р<0,01) отличалась от значений, полученных в группе животных, подвергнутых трансплантации ПЖ на подвздошные сосуды (2-я группа), составляя 1077 (1028-1203) ммоль/л×мин против 1248 (1156-1322) ммоль/л×мин.

При сравнении динамики концентрации глюкозы после внутривенного теста на толерантность к глюкозе выявлена статистически значимо (р<0,05) более высокая гликемия у животных 2-й группы по сравнению с животными 1-й группы через 40 мин после введения глюкозы: 11,82 (11,39-12,26) и 10,65 (10,03-11,32) ммоль/л. На 120-й минуте эксперимента концентрация глюкозы в плазме крови животных 2-й и 3-й групп была значимо (р<0,05) ниже, чему животных 1-й группы. Не выявлено значимых различий в плазменной концентрации глюкозы между животными 2-й и 3-й групп (рис. 2). Площади под кривой концентрации глюкозы значимо не различались между группами животных.

При сравнении плазменной концентрации инсулина между группами животных, подвергнутых резекции ПЖ и трансплантации сегмента ПЖ, выявлены более высокие значения концентрации инсулина в группе животных, подвергнутых трансплантации сегмента ПЖ на подвздошные сосуды по сравнению со значениями обеих других групп на протяжении всего периода наблюдения (р<0,05). Натощаковая концентрация инсулина у животных, подвергнутых проксимальной резекции ПЖ или трансплантации сегмента на брыжеечные сосуды статистически значимо не отличалась, вместе с тем концентрация инсулина на 15-й и 30-й минутах после введения была значимо (р<0,05) выше у животных, подвергнутых резекции ПЖ (рис. 3).

После внутривенного введения раствора глюкозы при сравнении динамики концентрации инсулина выявлены более высокая, по сравнению с 1-й и 3-й группами, концентрация инсулина в группе 2-й натощак, а также через 15 и 90 мин после введения глюкозы (р<0,05). Концентрация инсулина во 2-й группе также превышала таковую в 1-й группе через 30 и 60 мин (рис. 4).

В 1-й и 2-й группах натощаковая концентрация инсулина статистически значимо не различалась, в то же время ее повышение после введения глюкозы во 2-й группе было менее выраженным, а снижение более медленным: на 15-й минуте концентрация инсулина была статистически значимо ниже, чем в 1-й группе, на 30-й минуте значимо не отличалась, а на 60-й минуте была статистически значимо выше (р<0,05).

Сравнение динамики концентрации глюкагона в процессе внутривенного теста на толерантность к глюкозе выявило статистически значимо (р<0,05) большую базальную концентрацию глюкагона у животных, подвергнутых трансплантации ПЖ на подвздошные сосуды (2-й группа) по сравнению с животными, подвергнутыми проксимальной резекции ПЖ (1-й группа) и животными, отток от трансплантированного сегмента которых был организован в портальную систему (3-я группа) (рис 5).

Кроме того, концентрация глюкагона у животных 2-й группы статистически значимо превышала таковую у животных 1-й и 3-й групп на 30-й минуте исследования (р<0,05), в то время как концентрация гормона в 3-й группе была статистически значимо ниже, чем в 1-й и во 2-й группах на 60-й минуте исследования. На 90-й минуте эксперимента концентрация глюкагона в плазме животных 2-й группы была статистически значимо выше, чем у животных 3-й группы (р<0,05) (рис. 5).

При сравнении динамики дебитов белка у животных, перенесших сегментарную трансплантацию ПЖ, и у животных, перенесших проксимальную резекцию ПЖ, выявлено более значительное повышение секреторной активности у последних (рис. 6). При этом рост дебитов белка в группе животных, подвергнутых резекции ПЖ, был статистически значимо (p<0,05) выше, чем в группе животных, подвергнутых трансплантации сегмента ПЖ на подвздошные сосуды, начиная с 90-й минуты и до конца периода наблюдения, а со 150-й до 240-й минуты наблюдения он также был выше, чем в группе животных, подвергнутых панкреатэктомии с аутотрансплантацией сегмента ПЖ на брыжеечные сосуды (рис. 6).

Дебиты липазы росли параллельно до 180-й минуты секреции (рис. 7). Превышение дебитов секреции липазы над исходными значениями в течение всего периода наблюдения было более значительным в группе животных, подвергнутых проксимальной резекции ПЖ, по сравнению с животными, перенесшими трансплантацию ПЖ (p<0,01). При анализе динамики дебитов липа- зы в группах животных, перенесших трансплантацию ПЖ, выявлено их снижение во 2-й группе на 180-й минуте наблюдения, а также существенное повышение секреции липазы в ответ на введение олеиновой кислоты.

Не выявлено значимого снижения дебитов липазы в ответ на дуоденальное введение трипсина в дозе 0,01 мг/кг массы тела животного, наблюдавшееся при изучении дебитов белка (рис. 7).

Заключение

Установлено незначительное снижение толерантности к глюкозе в экспериментальных группах, при этом в группах, подвергнутых сегментарной трансплантации ПЖ, гликемия после введения глюкозы достигала более высоких значений, а снижение концентрации глюкозы в плазме происходило медленнее, чем у животных, подвергнутых проксимальной резекции ПЖ. Выявленные в процессе орального теста нарушения толерантности к глюкозе были более выражены в группе животных, которым трансплантация сегмента ПЖ была выполнена на подвздошные сосуды.

Выявлено снижение стимулированной углеводной нагрузкой продукции инсулина в результате проксимальной резекции и трансплантации ПЖ с формированием венозного оттока в систему воротной вены. При этом в последней группе нарушения эндокринной функции ПЖ были более выражены.

Изучение концентрации инсулина выявило ее снижение под углеводной нагрузкой у животных, подвергнутых трансплантации сегмента ПЖ на брыжеечные сосуды. При этом ответ β-клеток на углеводную нагрузку в этой группе был ниже, чем у животных, подвергнутых проксимальной резек- ции ПЖ. В группе животных, подвергнутых трансплантации ПЖ на подвздошные сосуды, напротив, значения концентрации инсулина, зарегистрированные под углеводной нагрузкой, были существенно выше по сравнению с животными 1-й группы.

Концентрация глюкагона в плазме натощак у животных после сегментарной трансплантации ПЖ на брыжеечные сосуды существенно не отличалась от значений, зарегистрированных у животных после проксимальной резекции ПЖ, под углеводной нагрузкой выявлено менее существенное ее снижение. У животных после сегментарной трансплантации ПЖ на подвздошные сосуды плазменный уровень глюкагона, напротив, падал до более низких значений, и это снижение было более продолжительным.

Результаты исследования свидетельствуют о способности трасплантированного сегмента ПЖ при условии формирования венозного оттока в портальную систему обеспечить поддержание углеводного гомеостаза на приемлемом уровне в условиях более низкой нагрузки на эндокринный аппарат трансплантата.

Проксимальная резекция ПЖ вызывала снижение выраженности ее секреторной реакции на лю- минальные стимуляторы и ингибиторы при сохранении общего стереотипа секреторного ответа ПЖ. В группах животных, перенесших панкреатэктомию с сегментарной трансплантацией ПЖ, наблюдалось более существенное снижение секреторного ответа на нутритивную стимуляцию по сравнению с животными, перенесшими проксимальную резекцию ПЖ. Кроме того, выявлено отсутствие снижения дебитов секреции в ответ на дуоденальное введение трипсина в малых дозах, при этом сохранялись адаптивность секреции к нутритивному составу дуоденального содержимого и реакция на дуоденальное введение трипсина в высоких дозах. Выявлена сохранность экзокринной функции трансплантированного сегмента ПЖ, что определяет целесообразность сохранения кишечного пассажа его секрета и должно учитываться при выборе способа формирования панкреатоэнтероанастомоза при трансплантации ПЖ.

Литература

1. Сунцов Ю.И., Болотская Л.Л., Маслова О.В., Казаков И.В. Эпидемиология сахарного диабета и прогноз его распространенности в Российской Федерации // Сах. диа- бет. - 2011. - No 1. - С. 15-18.

2. Шумаков В.И. Трансплантология. Руководство для врачей. 2 изд. - М.: МИА, 2006. - 544 с.

3. Meloche R.M. Transplantation for the treatment of type 1 diabetes // World. J. Gastroenterol. - 2007. - N 47. - P. 6347-6355.

4. Vardanyan M., Parkin E., Gruessner C., Rodriguez Rilo H.L. Pancreas vs. islet transplantation: a call on the future // Curr. Opin. Organ. Transpl. - 2010. - N 1. - P. 124-130.

5. Coppelli A., Giannarelli R., Vistoli F. et al. The beneficial effects of pancreas transplant alone on diabetic nephropathy // Diabetes Care. - 2005. - Vol. 28. - P. 1366-1370.

6. Eschwege E., Fontbonne A. Hyperinsulinemia and macroangiopathy: the epidemiological perspective // Transpl. Proc. - 1992. - N 4. - Р. 767-768.

7. Восканян С.Э., Дегтярев В.С., Корсаков И.Н., Найденов Е.В. Влияние пути венозного оттока от панкреатического трансплантата на углеводный обмен после аутотрансплантации поджелудочной железы в эксперименте // Саратов. науч.-мед. журн. - 2013. - Т. 9, No 3. - С. 951-954.

8. Cherrington A.D. Banting Lecture 1997. Control of glucose uptake and release by the liver in vivo // Diabetes. - 1999. - Vol. 4, N 5. - P. 1198-1214.

9. Gruessner A.C. 2011 update on pancreas transplantation: comprehensive trend analysis of 25,000 cases followed up over the course of twenty-four years at the International Pancreas Transplant Registry (IPTR) // Rev. Diabet. Stud. - 2011. - N 1. - P. 6-16.

10. Lin H.V., Accili D. Hormonal regulation of hepatic glucose production in health and disease // Cell. Metab. - 2011. - Vol. 14, N 1. - P. 9-19.

11. Magkos F., Wang X., Mittendorfer B. Metabolic actions of insulin in men and women // Nutrition. - 2010. - Vol. 26, N 7-8. - P. 686-693.

12. Коротько Г.Ф. Физиология системы пищеварения. - Краснодар, 2009. - 608 с.

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Дземешкевич Сергей Леонидович
Доктор медицинских наук, профессор (Москва, Россия)

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»