Influence of Early Postoperative Feeding in Gastrointestinal Anastomotic Fistula Formation and Healing Time in Rabbits
- Abstract
- 1. Wstęp
- 2. Materiały i metody
- 2.1. Zwierzęta doświadczalne
- 2.2. Model doświadczalny
- 2.3. Stan ogólny
- 2.4. Healing Rate of the Anastomosis
- 2.5. Rupture Pressure on the Anastomosis
- 2.6. Immediate Pressure on the Anastomosis in the Experimental Group
- 2.7. Tensile Strength at the Anastomotic Site
- 2.8. Morfologia
- 2.9. Analiza statystyczna
- 3. Wyniki
- 3.1. Stan ogólny
- 3.2. Healing Rate of the Anastomotic Site
- 3.3. Rupture Pressure of the Anastomotic Site
- 3.4. Instant Pressure on the Anastomotic Site in the Experimental Group
- 3.5. Wytrzymałość na rozciąganie
- 3.6. Histology of the Postoperative Day 5 Anastomosis
- 4. Dyskusja
- 5. Wnioski
- Dostępność danych
- Konflikt interesów
- Wkład autorów
Abstract
Objectives. Określenie, czy wczesne karmienie pooperacyjne osłabia hamujący wpływ zespolenia jelitowego u królików. Metody. Po wykonaniu zespolenia żołądkowo-jelitowego, 48 królików zostało losowo podzielonych na grupę eksperymentalną i kontrolną. Króliki z grupy eksperymentalnej były karmione dietą płynną od 24 h po operacji, podczas gdy króliki z grupy kontrolnej otrzymywały tylko całkowite żywienie pozajelitowe po operacji. Wykonano laparotomie zwiadowcze u czterech królików z każdej grupy 3, 5, 7, 10 i 15 dni po operacji i określono szybkość gojenia się zespolenia, ciśnienie rozrywające zespolenie, siłę rozrywającą zespolenie i zawartość hydroksyproliny w zespoleniu. Wyniki. Zespolenia wygoiły się u 91,6% (22/24) osób z grupy kontrolnej i u 95,8% (23/24) osób z grupy eksperymentalnej. Ciśnienie rozrywające zespolenie zmniejszyło się znamiennie w obu grupach 3 dni po operacji, osiągając najniższą wartość. Siła rozerwania zespolenia nie różniła się między obiema grupami 3 dni po operacji, kiedy obie osiągnęły najniższe wartości, natomiast w obu grupach wyraźnie wzrosła i osiągnęła najwyższą wartość 10 dni po operacji. Zawartość hydroksyproliny w zespoleniu była nieznacznie niższa w grupie eksperymentalnej 3 dni po operacji, natomiast w obu grupach osiągnęła najwyższą wartość 7 dni po operacji. Wnioski. Wczesne karmienie pooperacyjne nie wydłuża czasu gojenia zespolenia ani nie zwiększa częstości nieszczelności zespolenia żołądkowo-jelitowego.
1. Wstęp
Żołądkowe zespolenie jelitowe jest najczęstszą operacją rekonstrukcyjną przewodu pokarmowego. Częstym powikłaniem po zespoleniu żołądkowo-jelitowym jest wytworzenie przetoki żołądkowo-jelitowej, której częstość występowania wynosi 0-17,4%. Łagodne przypadki mogą powodować infekcje, zaburzenia równowagi elektrolitowej i niedożywienie, natomiast ciężkie przypadki mogą być przyczyną zgonu. Na nieszczelność zespolenia mają wpływ czynniki ogólnoustrojowe, w tym cukrzyca, marskość wątroby i inne przewlekłe choroby wyniszczające, które upośledzają zdolności naprawcze organizmu, jak również zdolność do zwalczania zakażeń, a tym samym gojenia się zespolenia. Wiele badań wykazało, że pacjenci ze złym stanem odżywienia są bardziej podatni na powikłania. Wykazano dodatnią korelację pomiędzy przedoperacyjną utratą masy ciała a przetoką zespolenia. Niedostateczna ruchomość zespolenia, nadmierna resekcja i nadmierne napięcie w miejscu zespolenia również utrudniają gojenie, podobnie jak nieodpowiednie ukrwienie.
Gojenie się ran jest procesem dynamicznej równowagi, w którym uczestniczą komórki, ich środowisko i macierz zewnątrzkomórkowa. Cytokiny wydzielane przez płytki krwi i komórki zapalne promują zarówno tworzenie nowych naczyń krwionośnych, jak i syntezę kolagenu, które w dynamicznej równowadze z degradacją kolagenu determinują odpowiedź gojenia. Dwa ważne składniki kolagenu to hydroksyprolina i hydroksylizyna. Hydroksyprolina jest syntetyzowana w warunkach stresu oksydacyjnego poprzez hydroksylację proliny i bierze udział w komórkowym transporcie kolagenu. Synteza i transport kolagenu w ranie mogą być rozumiane poprzez monitorowanie zawartości hydroksyproliny w ranie .
Pacjenci poddawani zespoleniu żołądkowo-jelitowemu są karmieni pooperacyjnie przez rurkę żołądkową. W celu zapobiegania pooperacyjnym nudnościom i wymiotom stosuje się również dekompresję przewodu pokarmowego, poszczenie i żywienie pozajelitowe. Metody te zapewniają wystarczającą ilość czasu na zagojenie się zespolenia i odzyskanie integralności przez odcinek przewodu pokarmowego. Nie ustalono jednak jeszcze, czy możliwe jest zastosowanie alternatywnego protokołu, w którym pacjenci otrzymują pooperacyjne leki przeciwwymiotne i są karmieni płynną dietą w małych ilościach, przy ścisłej kontroli zarówno ilości, jak i częstości przyjmowania pokarmu, aby zapewnić utrzymanie ciśnienia w zespoleniu w bezpiecznym zakresie. Niedostateczny stan odżywienia może być szybko skorygowany u pacjenta, który we wczesnym okresie po operacji może tolerować doustne żywienie dojelitowe lub doustne przyjmowanie pożywnych posiłków domowej roboty, być może w połączeniu z żywieniem pozajelitowym. To z kolei przyspiesza powrót do zdrowia po traumie związanej z operacją .
Optymalna metoda kontroli przyjmowania pokarmów po zespoleniu żołądkowo-jelitowym jest niejasna. Większość chirurgów uważa, że im później powróci się do normalnego jedzenia, tym pełniejsze będzie zagojenie zespolenia żołądkowo-jelitowego. Jednakże, po zespoleniu przełyku u królików, lepsze wyniki uzyskano przy wczesnym niż późnym karmieniu. U pacjentów z zespoleniem żołądkowo-jelitowym wczesne karmienie pozwala na wczesne jelitowe wchłanianie składników odżywczych, a tym samym poprawia gojenie tkanek i zmniejsza częstość występowania pooperacyjnego zakażenia żołądka. Wczesne żywienie pooperacyjne jest zgodne z koncepcją szybkiej rehabilitacji chirurgicznej, której celem jest zmniejszenie stresu chirurgicznego i powikłań, przyspieszenie powrotu do zdrowia, skrócenie czasu hospitalizacji, obniżenie kosztów żywienia oraz poprawa powrotu do zdrowia po urazie fizycznym i związanym z nim urazie psychicznym. Celem tej pracy było zbadanie wpływu wczesnego karmienia na gojenie się zespolenia żołądkowo-jelitowego u królika, a tym samym wstępne wyjaśnienie związku między wczesnym karmieniem, tworzeniem przetoki zespolenia żołądkowo-jelitowego i czasem gojenia po operacji przewodu pokarmowego.
2. Materiały i metody
2.1. Zwierzęta doświadczalne
Czterdzieści osiem królików płci męskiej i żeńskiej (waga, 4-6 kg) użytych w tym badaniu zostało dostarczonych przez Laboratorium Podstawowych Medycznych Zwierząt Laboratoryjnych Szkoły Uniwersytetu Jilin. Króliki zostały losowo podzielone na grupy doświadczalne i kontrolne po 24 króliki każda. Grupa testowa była karmiona normalnym płynnym pokarmem (mielona karma dla królików rozcieńczona ciepłą wodą) 24 godziny po operacji, przy czym spożycie pokarmu było ściśle kontrolowane. Początkowe karmienie wynosiło 15 mL trzy razy dziennie. Następnie pojedynczy pokarm podawano trzy razy dziennie w następujący sposób: w 72 h po operacji – 20 mL; w 5 dniu po operacji – 25 mL; w 7 dniu po operacji – 30 mL; w 10 dniu po operacji – 35 mL; i w 15 dniu – 40 mL. Grupa kontrolna po operacji pozostawała na czczo, a wodę podawano we wlewie dożylnym w celu utrzymania dobowego zapotrzebowania fizjologicznego. Niniejsze badanie zostało zatwierdzone przez Komitet Etyczny The first hospital of Jilin University (Jilin, Chiny) (numer 2016-379).
2.2. Model doświadczalny
Po poszczeniu wodą przez 8 h przed operacją, królikom wstrzyknięto domięśniowo środek znieczulający składający się z mieszaniny ketaminy (40 mg/kg) i droperidolu (1,6 mg/kg). Brzuch królików został ogolony i zdezynfekowany, a miejsce nacięcia potraktowano 5 mL 2% lidokainy. Wykonano przyśrodkowe nacięcie brzucha, a następnie subtotalną gastrektomię i wykonano zespolenie żołądkowo-jelitowe koniec do boku o pełnej grubości 1,2 cm przy użyciu szwów wchłanialnych 1-0 i długości szwu ~2 mm. Po upewnieniu się, że nie występuje nadmierne napięcie w miejscu szwu i nie ma aktywnego krwawienia, jamę brzuszną przepłukano solą fizjologiczną. Podczas operacji zachowano technikę aseptyczną. Nacięcie jamy brzusznej zaszywano warstwa po warstwie. Cztery zwierzęta z każdej grupy poddano eutanazji w dniach 3, 5, 7, 10 i 15 po operacji. Z próbek pobranych w 5. dniu przygotowano wycinki tkanek, które barwiono hematoksyliną i eozyną (H&E) oraz trójchromem Massona. W każdym punkcie czasowym oceniano następujące parametry.
2.3. Stan ogólny
Pooperacyjne przyjmowanie pokarmu, zmiany masy ciała i gojenie się ran badano u poszczonych królików kontrolnych i karmionych królików doświadczalnych.
2.4. Healing Rate of the Anastomosis
Występowanie ropy i tkanki martwiczej wokół miejsca zespolenia oraz wyciek treści jelitowej lub inne oczywiste oznaki wycieku uznano za wskazujące na przetokę zespolenia.
2.5. Rupture Pressure on the Anastomosis
Tkanka 15 cm proksymalnie i dystalnie od miejsca zespolenia została wycięta i umieszczona w roztworze Ringera. Jeden koniec odcinka połączono z pompą mikroinfuzyjną, a drugi z testerem ciśnienia. Za pomocą pompy infuzyjnej wstrzykiwano błękit metylenowy z prędkością 8 mL/min. Ciśnienie powodujące przelewanie się roztworu barwnika określano jako ciśnienie pęknięcia zespolenia.
2.6. Immediate Pressure on the Anastomosis in the Experimental Group
Nacisk jelitowy spowodowany maksymalnym jednorazowym pobraniem pokarmu był imitowany, a ciśnienie w miejscu zespolenia rejestrowane przy użyciu tej samej metody co opisana powyżej.
2.7. Tensile Strength at the Anastomotic Site
Tkanka 3 cm proksymalnie i dystalnie od miejsca zespolenia została wycięta, a pozostały odcinek jelita przymocowany do uchwytu pneumatycznego ag-x plus Desktop 10 KN. Napięcie stosowano przy prędkości rozciągania 60 mm/min do momentu rozerwania. Wytrzymałość na rozciąganie definiowano jako maksymalną siłę obciążenia powodującą pęknięcie interfejsu.
2.8. Morfologia
Tkanki ściany przewodu pokarmowego z zespoleń z dnia 5 zostały utrwalone w 10% roztworze obojętnego formaldehydu, zatopione w parafinie i przetworzone do konwencjonalnego sekcjonowania tkanek. Sekcje barwione H&E były badane pod mikroskopem świetlnym pod kątem ilości neowaskularyzacji i morfologii fibroblastów, jako wskaźników gojenia się stomii zespolenia. Barwienie trichromem Massona było badane w mikroskopii świetlnej pod kątem ilości włókien kolagenowych. Oprogramowanie do analizy Image-Pro Plus pomogło nam w obliczeniu stosunku powierzchni włókien kolagenowych pomiędzy dwoma grupami. Wynik był automatycznie obliczany przez system analizy obrazu.
2.9. Analiza statystyczna
SPSS19.0 oprogramowanie statystyczne zostało użyte do analizy statystycznej. Porównano ciśnienie rozerwania zespolenia i wytrzymałość na rozciąganie zespolenia w dwóch grupach zwierząt i wyrażono je jako średnie ± odchylenie standardowe. Wartości średnie obu grup porównywano w jednoczynnikowej analizie wariancji (ANOVA). Wartość p < 0,05 uznawano za oznaczającą różnicę istotną statystycznie.
3. Wyniki
3.1. Stan ogólny
Po operacji obie grupy zwierząt były w dobrym stanie, nie wystąpiły zgony. Średnia pooperacyjna waga królików w grupie doświadczalnej i kontrolnej wynosiła odpowiednio 4,96 ± 0,42 kg i 5,04 ± 0,38 kg. W 3. dobie pooperacyjnej średnia masa ciała królików doświadczalnych i kontrolnych wynosiła odpowiednio 4,36 ± 0,28 kg i 4,41 ± 0,25 kg; w 5. dobie pooperacyjnej odpowiednio 4,36 ± 0,28 kg i 4,41 ± 0,25; a w 10. dobie pooperacyjnej odpowiednio 4,64 ± 0,28 kg i 4,77 ± 0,13 kg. Żadna z różnic pomiędzy grupą eksperymentalną i kontrolną nie była istotna (). Zakażenie nacięcia nie wystąpiło w żadnej z grup.
3.2. Healing Rate of the Anastomotic Site
Laparotomia została wykonana w dwóch grupach zwierząt w wyżej opisanych punktach czasowych pooperacyjnych. Ogólnie rzecz biorąc, zespolenie i otaczająca je tkanka oraz omentum różniły się pod względem stopnia zrostu. W oparciu o definicję przetoki zespolenia jako obecności ropnej i martwiczej tkanki lub oczywistego przecieku, żadna z próbek nie wykazywała dowodów przetoki zespolenia w 3 dniu pooperacyjnym. W grupie kontrolnej w 5. dobie pooperacyjnej zaobserwowano dużą ilość wysięku otrzewnowego, któremu towarzyszył ropień powstały wokół miejsca zespolenia oraz zanieczyszczenie treścią jelitową, co potwierdziło wystąpienie przetoki zespolenia. W 7. dobie pooperacyjnej przetoka zespolenia wystąpiła zarówno w grupie kontrolnej, jak i doświadczalnej. Wskaźnik wygojenia zespolenia wynosił 91,6% (22/24) w grupie kontrolnej i 95,8% (23/24) w grupie eksperymentalnej. Różnica w szybkości gojenia w obu grupach nie była istotna ().
3.3. Rupture Pressure of the Anastomotic Site
Nie było istotnej różnicy w ciśnieniach rozerwania obu grup w 2. dobie pooperacyjnej, a ciśnienie rozerwania w obu grupach było istotnie niższe w 3. dobie niż w jakimkolwiek innym czasie. W 5. dobie pooperacyjnej ciśnienie pęknięcia wzrosło istotnie w grupie eksperymentalnej i kontrolnej, przy czym w tej pierwszej było nieco niższe. Szczyt ciśnienia rozrywającego w grupie kontrolnej przypadł na 7. dobę pooperacyjną i uległ niewielkiemu obniżeniu w 10. dobie pooperacyjnej, kiedy to ciśnienie w grupie doświadczalnej osiągnęło wartość szczytową. W 15. dobie pooperacyjnej ciśnienie w obu grupach było nieco niższe niż w 10. dobie pooperacyjnej. Nie było jednak istotnej różnicy w ciśnieniu rozerwania zespolenia między obiema grupami w żadnym punkcie czasowym () (Rycina 1(a)).
(a)
(b)
(a)
(b)
3.4. Instant Pressure on the Anastomotic Site in the Experimental Group
As the mimicked food intake was gradually increased, the immediate pressure on the anastomotic site increased as well. Wraz z postępującym gojeniem się zespolenia, ciśnienie rozerwania było wyższe niż ciśnienie natychmiastowe. Wartości tych dwóch ciśnień były najbardziej zbliżone w 3. i 15. dobie pooperacyjnej (ryc. 1(b)).
3.5. Wytrzymałość na rozciąganie
Nie było istotnej różnicy w wytrzymałości na rozciąganie miejsca zespolenia między dwiema grupami w 2. dobie pooperacyjnej, chociaż w grupie kontrolnej była ona nieco niższa. Nie było również istotnej różnicy między obiema grupami w 3. dobie pooperacyjnej. W 5. dobie pooperacyjnej w obu grupach siła rozciągania zespolenia była znamiennie wyższa niż w poprzednich dniach, przy czym w grupie eksperymentalnej była nieco niższa niż w kontrolnej. W 7. dobie pooperacyjnej siła rozciągania zespolenia w grupie doświadczalnej była nieznacznie, ale nieistotnie wyższa niż w grupie kontrolnej w 5. dobie pooperacyjnej i nieznacznie niższa niż w grupie kontrolnej w 7. dobie pooperacyjnej. W 10. dobie pooperacyjnej siła rozciągania zespolenia wzrosła istotnie w obu grupach i osiągnęła maksimum w obu grupach. Siła rozciągania zespolenia w grupie eksperymentalnej była nieznacznie niższa niż w grupie kontrolnej. W 15. dobie pooperacyjnej wytrzymałość zespolenia na rozciąganie była nieznacznie, ale nieistotnie niższa niż w 10. dobie. Nie było istotnej różnicy w sile rozciągania zespolenia pomiędzy obiema grupami w żadnym z punktów czasowych () (Rycina 2).
3.6. Histology of the Postoperative Day 5 Anastomosis
Mikroskopia świetlna przekrojów barwionych H&E w 5. dniu pooperacyjnym wykazała rzadkie neutrofile, ale dużą liczbę limfocytów i monocytów w tkankach miejsca zespolenia w obu grupach zwierząt. Na powierzchni rany widoczna była tkanka ziarninowa złożona głównie z fibroblastów oraz nowe, wrastające naczynia włosowate (ryc. 3). Wyraźne unaczynienie stwierdzono w grupie doświadczalnej. W grupie kontrolnej stwierdzono martwicę błony śluzowej i tkanki podśluzowej. Mikroskopia świetlna sekcji barwionych trichromem Massona w 5. dobie pooperacyjnej wykazała, że różne grupy miały różne wyniki. Stosunek powierzchni włókien kolagenowych jest wyższy w grupie eksperymentalnej niż w grupie kontrolnej (ryc. 4).
(a)
(b)
(a)
(b)
(a)
(b)
(c)
(a)
(b)
(c)
4. Dyskusja
Zastosowanie przewodu pokarmowego w celu odtworzenia integralności przewodu pokarmowego jest wysoce inwazyjną techniką w chirurgii ogólnej. Jednym z częstszych powikłań po zespoleniu żołądkowo-jelitowym jest przetoka żołądkowo-jelitowa, której częstość występowania wynosi 0-17,4%. Optymalny czas rozpoczęcia żywienia pooperacyjnego po zespoleniu żołądkowo-jelitowym jest przedmiotem ożywionej dyskusji. Większość chirurgów uważa, że odroczenie jedzenia chroni zespolenie żołądkowo-jelitowe w fazie gojenia. Jednak wcześniejsze badania na królikach poddanych zespoleniu przełyku wykazały korzyści z wczesnego, a nie późnego żywienia pooperacyjnego, chociaż nie zostało to potwierdzone u pacjentów z zespoleniem żołądkowo-jelitowym. Można argumentować, że u pacjentów po operacji żołądka wczesne jelitowe wchłanianie substancji odżywczych poprawi gojenie tkanek i zmniejszy prawdopodobieństwo wystąpienia infekcji pooperacyjnej. Ponadto, wczesne żywienie pooperacyjne jest zgodne z koncepcją szybkiej chirurgii rehabilitacyjnej w celu zmniejszenia stresu chirurgicznego i powikłań, przyspieszenia powrotu do zdrowia, skrócenia czasu pobytu w szpitalu, obniżenia kosztów żywienia i przyspieszenia zarówno fizycznego, jak i psychologicznego gojenia u pacjentów po operacji żołądka.
Dalsze wsparcie dla wczesnego żywienia pochodzi z badań wykazujących, że po zabiegu żołądkowo-jelitowym jelito cienkie zwykle powraca do normalnej funkcji 4-8 h pooperacyjnie, z normalną funkcją żołądka i okrężnicy występującą nieco później. Tak więc, w ciągu 24 h po zabiegu jedzenie może być tolerowane, a składniki odżywcze będą wchłaniane. W doświadczeniach na zwierzętach, poszczenie powodowało zmniejszenie zawartości kolagenu w bliznowatej tkance zespolenia i tym samym obniżenie jakości gojenia, podczas gdy wczesne karmienie zapobiegało atrofii błony śluzowej i zwiększało odkładanie kolagenu oraz wytrzymałość rany. Wyniki innych badań na zwierzętach i ludziach również sugerowały związek między odżywianiem poprzez wczesne karmienie a poprawą gojenia miejsca zespolenia .
Synteza i skład kolagenu są ważnymi czynnikami warunkującymi gojenie zespolenia. W naszym badaniu wskaźnik gojenia zespolenia w grupie kontrolnej i eksperymentalnej wynosił odpowiednio 91,6% i 95,8%. Wytrzymałość na rozciąganie stomii uległa znacznemu zmniejszeniu w ciągu 3 lub 4 dni po wykonaniu zespolenia. Wytrzymałość na rozciąganie 48 h po wykonaniu zespolenia żołądkowo-jelitowego była o 64% mniejsza, co świadczy o zmniejszeniu ilości kolagenu. Okres ten jest krytyczną fazą gojenia się zespolenia, ponieważ istnieje duże ryzyko nieszczelności zespolenia. Do 3. lub 4. dnia pooperacyjnego nagromadzenie kolagenu gwałtownie zwiększyło wytrzymałość zespolenia na rozciąganie.
W naszym eksperymencie obie grupy nie różniły się istotnie w żadnym z punktów czasowych pod względem ciśnienia rozrywającego lub wytrzymałości zespolenia na rozciąganie. Wytrzymałość stomii anastomotycznej we wczesnej fazie wynikała głównie z napięcia szwów na zespoleniu. Nasze dane są zgodne z wynikami wcześniejszych badań, w których wykazano, że miejsce zespolenia było najsłabsze 3 dni po operacji i tym samym najbardziej narażone na powstanie przetoki. We wczesnym okresie procesu naprawy tkanek fibroblasty rany proliferują i syntetyzują obfite ilości kolagenu, który wraz z naczyniami włosowatymi tkanki ziarninowej odgrywa kluczową rolę w gojeniu się rany. Nasze wyniki sugerują, że wczesne pooperacyjne jedzenie nie wpływa na syntezę kolagenu podczas gojenia się zespolenia.
5. Wnioski
Wyniki tego badania wskazują, że wraz ze stopniowym zwiększaniem jednorazowego spożycia pokarmu wzrasta również ciśnienie w miejscu zespolenia, ale może być ono utrzymywane stale na poziomie niższym niż ciśnienie rozrywające. Tak więc wczesne jedzenie jest bezpieczne i wykonalne, o ile jest ściśle kontrolowane pod względem maksymalnego spożycia pokarmu. Liczba dziennych karmień musi być odpowiednio zwiększona, aby zapewnić, że ciśnienie w zespoleniu pozostanie niższe niż ciśnienie rozrywające, co pozwoli uniknąć wytworzenia przetoki w zespoleniu. W miarę gojenia się zespolenia można stopniowo zwiększać ilość przyjmowanego pokarmu. Taki schemat postępowania zmniejszy stres i powikłania chirurgiczne, przyspieszy rehabilitację pacjenta, skróci pobyt w szpitalu, obniży koszty żywieniowe i przyspieszy zarówno fizyczne, jak i psychiczne wyleczenie pacjenta.
Dostępność danych
Dane w manuskrypcie są oryginalne i dostępne.
Konflikt interesów
Autorzy tego manuskryptu nie mają konfliktu interesów do ujawnienia.
Wkład autorów
Youbin Cui wymyślił i zaprojektował eksperymenty. Ze Tang przeprowadził eksperymenty. Hongfei Cai przeanalizował dane. Ze Tang i Hongfei Cai przyczynili się do powstania odczynników/materiałów/narzędzi do analizy. Ze Tang napisał manuskrypt.
.