Экспериментальное моделирование заболеваний органов пищеварения

Приведены литературные данные о практически используемых в доклинической практике экспериментальных моделях заболеваний желудочно-кишечного тракта. Разработан оптимальный вариант формирования энтероколита в эксперименте, достоверно отражающий условия развития воспалительных явлений в органах пищеварения человека при необоснованном и частом употреблении нестероидных противовоспалительных препаратов.

Введение. В настоящее время одной из самых значимых проблем современной гастроэнтерологии являются воспалительные заболевания кишечника, к которым относятся гастриты, энтероколиты, язвенные колиты, гепатиты. Постоянный рост заболеваемости, инвалидизация населения, а также большая распространенность подавляющего числа случаев среди трудоспособного населения в возрасте 20-40 лет, делает данную группу заболеваний социально значимой [1]. Очень часто данные заболевания принимают хроническое течение и поражают любую часть гастроинтестинального тракта в сопровождении многочисленных нарушений физиологической функции ЖКТ [2]. Установлено, что в запущенных случаях, воспаление отделов кишечника приводит к тяжелым осложнениям, наблюдается развитие резистентности к традиционной терапии, деструкция интрамурального нервного аппарата кишки, изменения условно-патогенной микрофлоры, нарушения функций иммунной системы кишечника, следствием которых является ранняя инвалидизация и необходимость применения новых терапевтических подходов [3].

Несмотря на широкую известность желудочно-кишечных заболеваний, до сих пор не определены этиология и патогенез многих воспалительных процессов в кишечнике, что затрудняет своевременную диагностику и соответствующее лечение даже при наличии широкого спектра применяемых лекарственных средств [4]. Процесс лечения в таких случаях должен учитывать эффект воздействия используемых препаратов на течение всего комплекса хронических заболеваний органов пищеварения, что обуславливает трудности в выборе методов лечения и профилактики [5].

В связи с этим, экспериментальное моделирование заболеваний желудочно-кишечного тракта, максимально приближенных по происхождению и механизму развития соответствующего заболевания у человека, является актуальной проблемой современной медицины и эффективно используется для разработки новых терапевтических подходов, в частности, для апробации новых лекарственных или биологически активных средств с выраженным профилактическим или лечебным эффектом [6].

Результаты исследования и обсуждение. Разработка экспериментальных методов в гастроэнтерологии необходима при апробировании новых лекарственных форм, направленных на восстановление нормальной гистоструктуры слизистой оболочки кишечника. Ранее, при моделировании болезней органов пищеварения, у животных под общим наркозом в подпеченочной области перевязывали общий желчный проток. Через 20 дней после этого определяли степень атрофии кишечника по толщине слизистой подвздошной и толстой кишки [7,8].

К современным методам моделирования болезней органов пищеварения относят такие способы, как воздействие на геном животных антигеном гемоцианином с целью утраты иммунной толерантности к аутологичной (собственной) кишечной микрофлоре, в результате чего через 7-14 дней развивается энтероколит [9]. Большую актуальность имеет способ химического индуцирования энтероколита с использованием декстрана сульфата натрия ректально, растворенного в 50% спирта этилового, или введение 1 мл 4 % или 10 % уксусной кислоты ректально [7-12]. Многие авторы предпочитают применять химически индуцированные модели с учетом их низкой стоимости и быстрых результатов в экспериментальном моделировании болезней ЖКТ. Во всех случаях отмечается потеря веса, кровавая диарея, в морфологии тканей - укорочение ободочной кишки, изъязвление слизистой оболочки, уменьшение числа бокаловидных клеток, крипт и их глубины, инфильтрация лимфоцитами, плазмоцитами и гистоцитами [12]. Однако, при использовании этих моделей, отмечается широкий разбросрезультатов эксперимента ивысокая летальность [13].

Среди множества методов привлекает внимание доступность и приближенность к патогенезу болезней ЖКТ у человека способ моделирования гастродуоденита, ассоциированного с гиперлипидемией в эксперименте. Гастродуоденит моделировали при сочетании атерогенной диеты, с повышенным содержанием жиров, включая холестерин, с интрагастральным введением аспирина и индометацина, растворенных в 10% медицинской желчи, взятой в объеме 1% от массы тела животного, на протяжении 8-10 дней [14]. Было показано, что использование двух нестероидных препаратов - аспирина и индеметацина, обладающих синергичным действием, уменьшает сроки воспроизведения экспериментальной модели с 12-15 дней до 8-10 дней. Вызываемые этим комплексом патоморфологические изменения были сопоставимы с изменениями у людей, страдающих хроническим гастритом [14].

Данная методика основана на данных о том, что длительный прием нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП) ведет к недостатку простагландинов в крови и тканях, развитию побочных эффектов - нарушается барьерная функция желудка, наблюдается уменьшение секреции слизи, со стороны ЖКТ отмечаются боли в животе, тошнота, рвота, изжога, явные (рвота с кровью, дегтеобразный стул) или скрытые признаки желудочнокишечного кровотечения, которые могут приводить к железодефицитной анемии, эрозивно-язвенным поражениям (в том числе и с перфорацией) желудочнокишечного тракта, повышение активности печеночных ферментов [7,15,16].

Проанализировав литературные данные о применении экспериментальных моделей болезней органов пищеварения, мы пришли к выводу, что применение НПВПв качестве патогенетического фактора развития нарушений пищеварительной системы наиболее соответствует причинам заболеваний ЖКТ у человека, провоцируемых неконтролируемым приемом нестероидных противовоспалительных препаратов, как например, широко применяемого аспирина.

Ацетилсалициловая кислота принадлежит к группе нестероидных противоспалительных препаратов (НПВП) и обладает обезболивающим, жаропонижающим и противоспалительным действием, что обусловлено ингибированием энзимов циклооксигеназ, участвующих в синтезе простагландинов, непосредственных участников воспалительного процесса. В клинической практике аспирин, так же как и ибупрофен, часто рекомендуют применять при лихорадочных состояниях, для обезболивания, снижения воспалительных явлений, при риске инфарктов и тромбообразования, для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Обычная доза для человека - не более 3г в сутки или 42,8 мг /кг [17], при этом противопоказаниями являются склонность к кровотечениям, нарушения работы печени и почек, заболевания органов пищеварения.

Учитывая специфику действия данных препаратов класса НПВП и условия эксперимента описанной выше методики, нами была разработана модификация данного способа для формирования экспериментальной модели энтероколита. В качестве раздражающего фактора применяли аспирин на протяжении 16 дней. Известно, чо энтероколит - патология, для которой характерно воспаление как тонкого, так и толстого кишечника, обусловленного интоксикацией организма инфекционного и неинфекционного происхождения. Основные симптомы - боли, тошнота, рвота, расстройства стула, вздутие живота, метеоризм, то есть все признаки интоксикации. При остром энтероколите обычно отмечается воспаление слизистой оболочки кишечника и, часто, поражение желудочной стенки - гастроэнтероколит. Воспаление слизистой оболочки ЖКТ сопровождается обильной потерей жидкости и электролитов.

Для выявления сроков формирования энтероколитных явлений были поставлены эксперименты на лабораторных крысах линии Вистар. Животных перевели на однообразный сухой корм без обогащения его витаминами и питательными веществами, воду давали без ограничений. Такое питание создавало условия для развития воспалительных явлений в желудке и кишечнике. На фоне такого питания на протяжении 16 дней ежедневно перорально вводили раствор аспирина 0,5 мл в дозе 44 мг/кг массы тела, что соответствует максимальной суточной норме приема для человека.

Полученные результаты биохимических исследований - АЛТ, АСТ и ЩФ в плазме крови и в смывах с эритроцитов крови крыс, а также неоднородный характер морфологических изменений указывали на развитие воспалительных процессов в структуре разных отделов кишечника, характерных для энтероколита.Так, результаты биохимических исследований показали, что после длительного приема аспирина в плазме крови отмечается увеличение на 30% АЛаТ, ЩФ и на 220% АсАт, на мембранах эритроцитов отмечалось снижение всех ферментов на 30% в среднем, по сравнению с контрольными данными. При некротическом или механическом повреждении клеток кишечника и печени ферменты АлАт и АсАт очень резко увеличивают активность и их содержание в плазме крови возрастает, но снижается на мембранах. Воспалительный процесс в органах пищеварения подтверждается гистологическими изменениями отдельных участков слизистой оболочки желудка (А) и кишечника (Б)крыс, где выявлены характерные очаги воспаления и отечности после 16 -дневного приема аспирина.Также отмечены единичные микроэрозии. Покровный эпителий и эпителий желез в этих участках отличался паренхиматозной дистрофией (рисунок 1).

Рисунок 1 - Воспаление и дистрофия слизистой оболочки желудка (А) и кишечника (Б) после 16-дневного приема
ацетилсалициловой кислоты

Выводы. Разработанная модификация способа получения энтероколита значительно упрощена в техничном исполнении и достоверно отражает условия развития воспалительных явлений в органах пищеварения при необоснованном и частом применении нестероидных противовоспалительных препаратов.

Работа выполнена в рамках исполнения гранта №АР 05131542.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Совалкин В.И., Бикбавова Г.Р., Третьякова Т.В., Полторака С.В., Сушкова Е.В., Власенко А.А. Биологическая терапия воспалительных заболеваний кишечника // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2010. - №3. - С. 83-87.
2. Рахимова О.Ю., Юрков М.Ю., Митрофанова И.П., Пайзуллаева З.К. Воспалительные заболевания кишечника. Руководство по гастроэнтерологии. - М.: 2010. - С. 379-408.
3. Циммерман Я.С. Классификация основных гастроэнтерологических заболеваний и синдромов. - 3-е изд. - Пермь: ПГМА, 2012. - 57 с.
4. Халиф И.Л. Воспалительные заболевания кишечника (неспецифический язвенный колит и болезнь Крона): клиника, диагностика и лечение. - М.: Миклош, 2008. - 129 с.
5. Kurppa K., Collin P., Viljamaa M., Haimila K., Saavalainen P., Partanen J., Laurila K., Huhtala H., Paasikivi K., Maki M., Kaukinen K. Diagnosing mild enteropathy celiac disease: a randomized, controlled clinical study // Gastroenterology. - 2009. - №136. - P. 816-823.
6. Федулова Э.Н. Язвенный колит и болезнь Крона у детей: новые подходы к лечению // Медицинский альманах. - 2008. - №5. - С. 160-169.
7. Пикенин А.М., Пархоменко Л.К., Панков Е.Я.Способ моделирования язвенной болезни пищеварительной системы. Патент № 174967А, Бюллетень №31 (72). - Харьков: 1985. - 43 с.
8. Макаренко Т.Н., Дудченко А.М., Лукьянова Л.Д. Разработка модели острого тетрациклинового гепатоза у крыс и получение его динамических предикторов // Бюлл. экспериментальной биологии и медицины. - 1994. - №12. - С. 603 - 606.
9. Григорьева Г.А., Мешалкина Н.Ю. Болезнь Крона. - М.: Медицина, 2007. - 184 с.
10. Осиков М.В., Симонян Е.В., Бакеева А.Е., Костина А.А. Экспериментальное моделирование болезни крона и язвенного колита // Современные проблемы науки и образования. - 2016. - № 4. - С. 14-26.
11. Marinov V.[et al.] Investigation of two models of trinitrobenzenesulfonic add-ind^ed colitis in rats // Trakia Journal of Saezes. - 2015. - Vol. 13, Suppl. 2. - P. 49-54.
12. Morampudi V. DNBS/TNBS Colitis Models: Providing Insights Into Inflammatory Bowel Disease and Efferts of Dietary Fat // J.Vis.Exp.- 2014. - №84. - Р. 86-94.
13. Szalai Z. Novel features of the rat model of inflammatory bowel disease based on 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic add-ind^ed a^te colitis // Atta BiologKa Szegediensis. - 2014. - Vol. 58(2). - P. 127-132.
14. Кнышова В.В., Иванов Е.М.Способ моделирования гастродуоденита, ассоциированного с гиперлипидемией. Патент Российской Федерации.-№ 99108752/14.-2002.
15. Суслина З.А.,Прохоров Д.И., Шилова А.Г. и др. Влияние ацетилсалициловой кислоты в комплексе с липидными наноструктурами различного состава на агрегацию тромбоцитов человека // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2011. - Т.74, №5. - С.31-34.
16. Боровнева Е.А., Столярова Т.А., Брашко О.Н., Портянко А.С. Корженевская Н.Г., Горгун Ю.В. Хроническое лекарственное поражение печени, индуцированное приемом амоксициллина клавуланата и ибупрофена (случай из клинической практики) // Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. - 2018. - №1. - С. 43-47.
17. bolitgolova URL: https://www.primamunc.ru/public/cardio/cardio-0061.shtml