48

Розділ 1 огляд літератури

1.1. Патофізіологія панкреатитів

1. З н а ч е н н я ш л у н к о в о г о к и с л о у т в о р е н н я в с е к р е ц і ї с о к у п і д ш л у н к о в о ї з а л о з и

Дослідження І.П. Павлова показали, що надходження соляної кислоти або шлункового соку в дванадцятипалу кишку викликає інтенсивну секрецію соку підшлункової залози. М.Байліс і А.Старлінг встановили, що стимуляція панкреатичної секреції відмічається тільки при введенні соляної кислоти в ізольований відрізок дванадцятипалої кишки при збереженні його кровопостачання. Разом з цим введення соляної кислоти в кров не впливає на панкреатичну секрецію. Було зроблено припущення про існування особливих речовин, які утворюються в дванадцятипалій кишці і при потраплянні в кров здатні стимулювати секрецію підшлункової залози [13,15]. У подальшому було виділено ефекторні субстанції – гормони секретин і холецистокінін, які здійснюють стимулюючий вплив на зовнішньосекреторну функцію підшлункової залози. Згодом було виявлено, що секретин відповідає за секрецію здебільшого рідкої частини панкреатичного соку – води, електролітів, а холецистокінін – переважно білків. Введення ерготоксину, який повністю блокує симпатичну іннервацію підшлункової залози, призводить до пригнічення панкреатичної секреції у відповідь на ацидифікацію дванадцятипалої кишки внаслідок екзокринної панкреатичної недостатності у багатьох хворих на хронічний панкреатит. [11,12,16]. Ацидифікація дванадцятипалої кишки закономірно викликає секрецію S-клітинами секретину в кров. При довготривалій ацидифікації виділення секретину продовжується. Оскільки слизова оболонка дванадцятипалої кишки у хворих на хронічний панкреатит з екзокринною недостатністю характеризується нормальною кількістю S-клітин, то вірогідно, що синтез та секреція секретину також зберігаються [18].

1.1.2. Е т і о л о г і я т а п а т о г е н е з п а н к р еа т и т у. Панкреатит - це поліетіологічне запально-дистрофічне захворювання підшлункової залози, яке характеризується наростаючими вогнещевими, сегментарними чи дифузними дегенеративними і деструктивними змінами її паренхіми та розвитком фіброзу. [22] За останні 40 років офіційно кількість хворих на панкреатит збільшилась вдвічі. Це пов'язано як із удосконаленням методів діагностики захворювання, так і зі збільшенням кількості хворих внаслідок посилення впливу несприятливих факторів зовнішнього середовища на організм в цілому і на геном клітини зокрема, в результаті чого послаблюються захисні механізми організму [24,23]. У 60% хворих гостра фаза панкреатиту залишається нерозпізнаною і лікується як харчова токсикоінфекція або жовчокам'яна хвороба [23]. При цьому розвиваються дистрофічні, а потім атрофічні зміни слизової оболонки дванадцятипалої кишки, знижується її регенераційна здатність, порушується продукція секретину та холецистокініну. [22] Однією з найбільш поширених причин виникнення гострого панкреатиту є холелітіаз [23]. В 1901 році Opie [28] розробив теорію "загального каналу", яка пояснює розвиток панкреатиту шляхом закиду жовчі в панкреатичні протоки при наявності конкрементів у ампулі загальної жовчної протоки.

Інший механізм розвитку гострого панкреатиту – перетравлення тканини залози власними ферментами. Активація власних ферментів у підшлунковій залозі, таких як трипсин, калікреїн, ліпаза, фосфоліпаза та інші, починається з виділення цитокінази пошкодженими клітинами залози, під дією якої трипсиноген перетворюється в трипсин. Активований трипсином панкреатичний калікреїн, діючи на кініноген, створює високоактивний пептид, який здатний швидко перетворюватися на брадикінін. Біологічно активні кініни підвищують проникливість судинної стінки створюючи умови для розвитку венозного стазу та інтерстиціального набряку. Цей процес може бути стабілізований у раз достатньої концентрації в секреті а1-антитрипсину, а якщо його рівень замалий, то трипсин стає внутрішньоацинарним активатором інших протеаз. Таким чином, виникає ціла група біологічно активних речовин, збільшення концентрації яких призводить до розвитку панкреатиту [28].

Статистичні дані різних країн світу свідчать, що надмірне споживання алкоголю є найбільш розповсюдженим фактором розвитку гострого та хронічного панкреатиту, що супроводжуються функціональними змінами діяльності шлунка. Органи шлунково-кишкового тракту є першим бар’єром для проникнення алкоголю в організм. Найбільш чутливими до впливу етилового спирту є печінка і підшлункова залоза . Відомо, що доза в якій етанол викликає порушення функціонального стану підшлункової залози в 2 рази менша, ніж така для печінки [29].

Механізм, виникнення панкреатиту на фоні прийому алкоголю до кінця не зясований [33]. Роботи R. Laugier і співавт. показали, що зрошення розчином етанолу області великого дуоденального соска викликає спазм сфінктера Одді, що перешкоджає відтоку панкреатичного секрету. У той же час пероральний прийом алкоголю змінює якісний склад панкреатичного соку створюючи умови для випадання білкових преципітатів у вигляді пробок, які кальцифікуючись обтурують протоки підшлункової залози. В дослідах in vitro показано, що алкоголь стимулює секрецію активованих ферментів, внаслідок порушення балансу між протеазами і їх інгібіторами в соці підшлункової залози. Передбачається, що в панкреатичному секреті у людей, що зловживають алкоголем, підвищене співвідношення трипсиногена до інгібіторів трипсин, що призводить до активації ферментів всередині протоки [Маев]

Одним з можливих механізмів дії надмірного споживання алкоголю на органи шлунково-кишкового тракту є прямий вплив етилового спирту на панкреатичні ацинарні клітини, що призводить до їх структурних і функціональних змін [28, 32]. В ендоплазматичній сітці ацинарних клітин відбувається синтез білків, які транспортуються в комплекс Гольджі, де піддаються посттрансляційній обробці та укладаються в спеціальні вакуолі, після чого переносяться до люмінальної плазматичної мембрани. Конденсовані вакуолі перетворюються в зимогенні гранули, котрі зливаються з поверхнею плазматичної мембрани і вивільняють вміст гранул з клітини в простір протоки. Більше ніж 90% синтезованих в ацинарних клітинах білків є травними ферментами. Ацинарні клітини також синтезують ферменти, які призначені для перетравлення внутрішньоклітинних субстратів. Вони локалізуються в лізосомах. При проходженні через комплекс Гольджі, лізосомні протеінази фосфорилюються, відділяються від секреторних протеїнів, потім з’єднуються з рецепторами комплексу Гольджі і транспортуються окремо від інших ферментів. Можливість впливу лізосомних протеіназ на проензими підшлункової залози обумовлена порушенням шляхів роз’єднання цих речовин при проходженні через комплекс Гольджі на ранніх етапах розвитку панкреатиту [34]. Деякі вчені вважають, що в результаті зловживання алкоголем підвищується синтез ферментів підшлунковою залозою при незмінному об’ємі секрету і бікарбонатів. Внаслідок цього утворюються білкові преципітати у вигляді пробок, які кальцифікуються і обтурують панкреатичні протоки, що призводить до самоперетравлення підшлункової залози. Інші дослідники припускають, що в ураженій алкоголем підшлунковій залозі одночасно з підвищенням секреції білка ацинарними клітинами зменшуються секреція рідини і бікарбонатів епітелієм проток. Виділюваний секрет стає в’язким, що призводить до закупорювання проток білковим сладжем. Ці процеси супроводжуються розвитком атрофії ацинусів і фіброзом [30,34].

Ацинарними клітинами продукується також білок літостатин, який пригнічує ріст кристалів карбонату кальцію. Секреція літостатину складає 5% від загальної секреції протеїнів. Літостатин S1, що утворюється за умов вродженої або набутої патології трипсинового травлення, нерозчинний при нейтральному рН панкреатичного соку і є основною складовою частиною панкреатичних каменів. Провідну роль в активації трипсиногену і перетворення його в трипсин відіграють протеінази, що знаходяться в лізосомах ацинарних клітин, а саме катепсин β, активність якого при гострому панкреатиті підвищується. Домінуюча роль катепсину β в передчасній активації трипсиногену при гострому панкреатиті підтверджена дослідами з використанням його інгібіторів. В процесі розвитку гострого алкогольного панкреатиту було виявлено зниження вмісту активного трипсину в ацинарних клітинах [28,35].

Метаболізуючись у тканині підшлункової залози алкоголь викликає оксидативний стрес у цій тканині , що призводить до пошкодження клітин та органа. За умов оксидативного стресу підвищення концентрації алкоголю активує цитохром Р-450 2Е1 (гемопротеїн, що бере участь в окисленні екзо – і ендогенних сполук, а також нейтралізації ксенобіотиків) у печінці, а при високій концентрації етанолу активується і у підшлунковій залозі, внаслідок чого рівень ацетату в підшлунковій залозі наближається до такого в печінці.

Алкоголь також викликає рефлекторний спазм великого дуоденального сосочка та його запалення, що призводить до набряку та перешкоджання відтоку секрету залози. Крім цього, продукти метаболізму етанолу знижують активність ферменту оксидази, в результаті чого утворюються вільні радикали, відповідальні за розвиток некрозів і запалення з подальшим формуванням фіброзу [24,22]. Цей процес відбувається за участю факторів росту, цитокінів і хемокінів. Розвиток фіброзу у підшлунковій залозі пов’язаний з функціонуванням зірчастих клітин, які присутні в периацинарному просторі. Вони мають довгі цитоплазматичні відростки, що охоплюють основу ацинусу. Під дією активуючих факторів панкреатичні зірчасті клітини можуть змінювати фенотип зі стабільного ліпідовмістного до міофібробластоподібного. Вони здатні до проліферації, можуть синтезувати компоненти позаклітинного матриксу і таким чином впливати на середовище, яке оточує клітини. Ці клітини вважають морфологічним матеріалом розвитку фіброзу тканини підшлункової залози [22,34,37].

Етанол пригнічує енергетичний обмін в клітині, зменшуючи стійкість до пошкоджуючих факторів і таким чином прискорює розвиток некротичного процесу. Алкоголь також знижує активність ферменту в підшлунковій залозі, що інактивує оцтовий альдегід, який є первинним метаболітом етанолу та має значно більший токсичний вплив на клітину, ніж сам етиловий спирт [23,38].

Хронічний панкреатит при вживанні алкогольних напоїв розвивається частіше у людей з генетичною схильністю до цієї патології. Це викликало зацікавленість науковців до пошуком пускового фактора сприйнятливості хвороби організмом. В останні роки були проведені різні дослідження, в яких вивчалась роль спадкового фактора у розвитку алкогольного панкреатиту [39]. В таких дослідженнях враховували спосіб харчування, куріння, кількість і різновид споживаного алкоголю та оцінювали низку спадкових факторів, в тому числі группу крові, антигени на поверхні лейкоцитів і генотип. На сьогоднішній день фактор сприйнятливості алкоголю організмом остаточно не встановлений [40], проте виявлені мутації в гені катіонного трипсиногена (PRSS1), в гені інгібітора серинових протеаз Казале (SPINK1), в гені трансмембранного регулятора кістозного фіброзу (CFTR), які лежать в основі розвитку спадкового хронічного панкреатиту. Захворювання розвивається у тих членів сім`ї, які успадковують генну мутацію за аутосомно-домінантним типом [41].

Традиційне уявлення про гострий панкреатит як про ізольоване ураження підшлункової залози слід вважати помилковим. При гострому некротичному панкреатиті виражені патологічні зміни виникають не тільки в самій залозі, але і в заочеревинній клітковині навколо залози, сальниковій сумці, очеревині та інших органах, в тому числі шлунка. Таке поширення патологічного процесу в черевній порожнині і заочеревинному просторі обумовлено дією ферментів підшлункової залози та інших біологічно активних речовин [26].

1.1.3 Е к с п е р и м е н т а л ь н і м о д е л і п а н к р е а т и т у

Зростання захворюваності на панкреатит, збільшення кількості хворих з ускладненнями патології, а також неадекватність методів її лікування обумовили дослідження закономірностей розвитку запалення підшлункової залози в експериментальних умовах.

Існує низка моделей гострого та хронічного панкреатитів, які можна розділити на не інвазивні, зокрема хронічний прийом етанолу, ін'єкції стимулюючих доз церулеїну, аргініну або орнітину, та інвазивні хірургічні моделі, такі як інфузія токсичних речовин в протоку підшлункової залози та ін. Підшкірні або інтраперитоніальні ін'єкції церулеїну (20-50 мкг / кг маси тіла) у щурів індукують значне збільшення активності амілази, виникнення інтерстиціального набряку та клітинної інфільтрації, призводить до ураження органу власними ферментами та фіброзу підшлункової залози. Церулеїнова модель широко застосовується для з’ясування внутрішньо- клітинних механізмів розвитку панкреатиту.

Введення в дієту алкоголю або заміна пиття розчином етанолу широко розповсюджена модель, оскільки алкогольний панкреатит посідає друге місце за частотою поширення хвороби після обтураційного. Алкоголь призводить до структурних і функціональних змін панкреатичних ацинарних клітин, викликає оксидативний стрес у тканині підшлункової залози. Merkord і співав. показали, що одна внутрішньовенна або внутрішньоочеревинна ін'єкція дибутилолдихлориду в дозі 6-8 мг / кг маси тіла викликає гострий панкреатит у щурів в результаті некрозу епітелію проток. У третини щурів спостерігається тенденція до хронічного перебігу хвороби, руйнування екзокринної паренхіми, обструкція загальної жовчної протоки і холестаз.

Ретроградна інфузія жовчних кислот, зокрема таурохолату натрію в протоку підшлункової залози викликає гострий геморагічний панкреатит [ ]. Виникає набряк, некроз ацинарних клітин і крововиливи впродовж перших 24 год після інфузії. Смертність збільшується залежно від кількості та концентрації введеного таурохолату. Така форма є оборотною [ ]. На 14-й день після індукції, структура тканини підшлункової залози відновлюється до норми.

Дієта з дефіцитом холіну та збагачена метіоніном викликає недостатність компоненту клітинних мембран холіну, а надмірна кількість метіоніну призводить до ураження ацинарних клітин підшлункової залози. Ця модель є не інвазивна, проте потребує ретельного контролю за харчуванням тварин.

Моделювання аутоімунного ураження підшлункової залози широко використовується для вивчення механізмів та методів лікування панкреатитів даної етіології. L-аргінін інтраперитоніально введений у великих дозах одноразово викликає гострий некротичний панкреатит, а після 4-х послідовних ін’єкцій з інтервалом у три дні розвивається хронічний некротичний панкреатит, який триває впродовж шести місяців. Здатність аргініну викликати некротичні зміни тканини підшлункової залози має дозозалежний характер, при цьому спостерігається порушення ниркової та посилення шлункової мікроциркуляції, послаблення резистентності слизової оболонки шлунка до пошкоджень, зміни регуляції моторики шлунка.

Натепер не встановлено єдиного механізму розвитку патології під впливом аргініну, проте відомо, що існує комплекс факторів, залучених у цьому процесі. Більшість вчених пов’язують розвиток панкреатиту з синтезом оксиду азоту із аргініну і здатністю останнього продукувати пероксиніт вступаючи в реакцію з супероксидним радикалом, а також зі зниженням рівня нейротрансміттерів обумовленим аргініном. L-аргінінова модель панкреатиту добре відтворювана і не складна для виконання. Разом з цим, аргінін не впливає на внутрішньосекреторний апарат підшлункової залози [ ].