Методика изучения реологических свойств слизистого геля желудка и ее диагностическое значение

Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЛИЗИСТОГО ГЕЛЯ ЖЕЛУДКА И ЕЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Борисов Ю.Ю.

Водонерастворимый слизистый гель, выстилающий непрерывным слоем слизистую оболочку желудка (СОЖ), благодаря высокой вязкости, адгезивности и способности к самовосстановлению, образует своеобразный барьер, предотвращающий ее повреждение кислотой, пепсином и многочисленными экзогенными гастротоксическими веществами [2, С. 19], [6, С. 58], [9, С. 829]. Клиническая оценка этого барьера остается важной и пока еще до конца не решенной проблемой. Довольно трудоемкие определения содержания в желудочном соке некоторых углеводных компонентов слизи (глюкозаминогликанов, фруктозы, галактозы, сиаловых кислот) дали весьма противоречивые результаты при обследовании сходных групп больных [5, С. 44], [8, С. 285] и не стали надежными диагностическими тестами.

Известно, что протективные свойства желудочной слизи обеспечиваются главным образом высокомолекулярными гликопротеинами (ГП), причем структура и пространственная ориентация этих макромолекул (по типу ветряной мельницы) обеспечивает ее вязкие и гельформирующие свойства [9, C.830]. Убедительно доказано, что вязкость слизи прямо коррелирует с ее способностью противостоять повреждающему действию кислоты и пепсина [7, C. 276], а противоязвенный эффект некоторых современных лекарственных средств, таких как мизопростол, обусловлен их способностью повышать вязкость желудочной слизи [1, C. 78]. Поэтому реологические (упруговязкие) свойства слизи, отражающие прочность внутренней структуры геля и степень полимеризации макромолекул ГП, могут служить ее интегральной и адекватной характеристикой.

В настоящем сообщении представлена достаточно простая и пригодная для широкого клинического применения методика выделения нерастворимых компонентов желудочной слизи, моделирования слизистого геля и определения его структурно-механических свойств, а также показана диагностическая ценность такого исследования.

Техника выделения слизистого геля

Желудочный сок, полученный по стандартной методике, гомогенизируют для разрушения крупных агрегатов нерастворимой слизи и центрифугируют в течение 30 минут со скоростью вращения ротора 3000 об/мин. При этом нерастворимые компоненты слизи оседают на дно пробирок, где формируется гелевая структура, которая может рассматриваться в качестве модели нативного слизистого геля. Над осадочную жидкость сливают, выделенный слизистый гель подвергают структурно-механическому (реологическому) исследованию. В основу описанной методики положены уникальная способность ГП к формированию водонерастворимых вязкоэластичных гелей, когда их концентрация достигает 30-50 мг/мл, а также тот факт, что реологические свойства слизи полностью воспроизводятся при моделировании суспензией очищенных ГП [7, C. 277].

Измерение структурно-механических параметров слизи

Для исследования структурно-механических свойств слизи использовали методические подходы, принятые в физико-химической механике для определения реологических свойств высокомолекулярных полимеров [3, С. 18], [4, С. 198]. Как известно, гели, к которым относится пристеночная желудочная слизь, обладают свойствами твердого тела - упругостью, эластичностью, а также свойствами неньютоновской жидкости - аномальной вязкостью, значения которой зависят от скорости сдвигового течения. Для реологических исследований слизи целесообразно использовать ротационную вискозиметрию, обеспечивающую получение наибольшего числа физико-механических характеристик материалов и обладающую высокой точностью, достаточной простотой и надежностью [3, С. 24].

Ход исследования

Измерения реологических параметров слизи проводили на прецизионном ротационном вискозиметре Rheotest-2 (фирма MLW, Германия) с использованием системы конус - плита. Измерительная ячейка вискозиметра термостатируется при температуре 37° С.

В соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора, 0, 1 мл слизи наносят в центр рабочей плиты и соединяют последнюю с измерительным конусом таким образом, чтобы испытуемое вещество равномерно распределилось в клиновидном зазоре между плитой и конусом. Реологические измерения проводят в двух режимах вращения конуса: при низкой скорости сдвига (D=11, 1 с^-1, 1а ступень числа оборотов), когда структура геля практически не разрушается, и при высокой скорости сдвига (D=4860 с^-1, 12а ступень числа оборотов), когда структура геля полностью разрушается в результате механического воздействия. Показания электронного динамометра, измеряющего величину касательного напряжения в клиновидном зазоре между стационарной плитой и вращающимся конусом, считывают со шкалы индикаторного прибора и регистрируют самопишущим прибором Н-399 (Россия).

Исчисление параметров и выражение результатов

Предел упругости слизистого геля и эффективную вязкость его неразрушенной структуры определяют при низкой скорости сдвига (D=11, 1 с^-1), после чего при высокой скорости сдвига (D=4860 с^-1) разрушают слизистый гель и определяют эффективную вязкость разрушенной структуры.

Предел упругости слизистого геля (ф, дин/см²), эффективную вязкость нативной (?_1, сП) и разрушенной (?₂, сП) слизи рассчитывают по формулам:

ф =сЧа₁; ?₁= cЧa₂Чf₁; ?₂ = cЧа₃Чf₂,

где С - константа конуса (68, 11 дин/см²); а₁ - максимальное отклонение стрелки индикаторного прибора, соответствующее началу сдвигового течения; а₂ и а_з -- отклонение стрелки индикаторного прибора при установившемся течении, соответственно, на низкой и высокой скоростях сдвига (в единицах деления шкалы); f₁ - расчетный коэффициент, равный 9, 01, f₂ - расчетный коэффициент, равный 0, 0206. Расчетные коэффициенты и константа конуса приведены в инструкции по эксплуатации прибора Rheotest-2.

Воспроизводимость результатов

Реологические свойства желудочной слизи по описанной методике исследовали у 12 человек с интервалом 3-7 дней. Коэффициент корреляции между показателями 1-го и 2-го исследований составил для ф 0, 94, для ?₁ 0, 96, для ?₂ 0, 91 (р?0, 05). Эти результаты и приведенные в табл. 1 данные свидетельствуют, что реологические параметры слизи характеризуются достаточной для медико-биологических исследований воспроизводимостью.

Таблица 1 - Данные о воспроизводимости реологических параметров желудочной слизи (Х±n)

Диагностическая информативность метода

Результаты исследований, проведенных у 66 больных язвенной болезнью (56 - с дуоденальной локализацией язвы и 10 - с язвой тела желудка) и 17 практически здоровых лиц представлены в табл. 2. В качестве нормативов нами принята двухсигмальная зона колебаний реологических параметров желудочной слизи у здоровых людей (X±2у). Для предела упругости (ф) с учетом округления норматив составил от 300 до 800 дин/см², для эффективной вязкости, измеренной при низкой скорости сдвига (?₁) - от 1800 до 4700 сП. Выход за указанные границы наблюдался только у 1 (6±6%) из 17 здоровых людей.

У больных дуоденальной язвой реологические параметры слизи существенно снижены: предел упругости - в 1, 5 раза, эффективная вязкость, измеренная при низкой и высокой скоростях сдвига, соответственно, в 1, 8 и 1, 5 раза (р?0, 01). Предел упругости оказался ниже нижней границы нормы у 48±7% больных, а эффективная вязкость слизи - у 63±6%. Для больных язвой тела желудка характерны еще большие нарушения реологических свойств слизи. У них предел упругости слизистого геля в 2, 1 раза ниже, чем у здоровых и в 1, 4 раза ниже, чем у больных дуоденальной язвой, эффективная вязкость неразрушенной слизи ниже соответственно в 2, 3 и 1, 3 раза (р<0, 05), а эффективная вязкость разрушенной слизи не отличается от таковой у больных дуоденальной язвой. В целом, упругие свойства слизи снижены у 50±17%, а ее эффективная вязкость - у 90±10% больных язвой тела желудка.

Таблица 2 - Реологические параметры желудочной слизи у больных язвенной болезнью

Примечание: *p?0, 05 по сравнению с контролем, ⁺ p?0, 05 по сравнению с больными дуоденальной язвой.

В целом, упругие и (или) вязкостные свойства слизи снижены у 73±6% больных дуоденальной язвой и у 90±10% больных язвой тела желудка. Обнаруженное нами снижение вязкоупругих свойств желудочной слизи хорошо согласуется с данными об увеличении содержания низкомолекулярных ГП в слизи у больных язвенной болезнью [9, С. 830].

Статистический анализ результатов свидетельствует о высокой диагностической информативности метода, в частности, при язвенной болезни. Так, у больных дуоденальной язвой чувствительность теста, включающего снижение упругости и (или) эффективной вязкости нативной слизи составляет 73%, специфичность -- 94%, эффективность -- 84%, предсказуемая ценность положительного результата -- 78%, отрицательного -- 96%. Применительно к язвенной болезни тела желудка показатели диагностической информативности еще более высоки: чувствительность указанных нарушений равна 90%, специфичность -- 94%, эффективность -- 92%, предсказуемая ценность положительного результата -- 90%, отрицательного -- 94%.

Таким образом, предложенная методика исследования структурно-механических свойств желудочной слизи при наличии соответствующей аппаратуры отличается простотой, доступностью, точностью, высокой диагностической информативностью и, следовательно, может быть рекомендована для оценки функционального состояния слизистого барьера желудка в гастроэнтерологической клинике.

ротационный вискозиметрия желудок сок

Список литературы

1. Борисов Ю. Ю. Влияние мизопростола на желудочную цитопротекцию при язвенной болезни / Ю. Ю. Борисов, Г. Г. Ломоносова, Ю. К. Ворончихина // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2015. -№ 5 (117). - С. 78-b.

2. Ивашкин В. Т. Достижения и перспективы развития клинической гастроэнтерологии / В. Т. Ивашкин, С. И. Рапопорт, А. А. Шептулин // Клиническая медицина. - 2010. - № 4. - С. 17-21.

3. Крутоголовов В. Д. Ротационные вискозиметры. / В. Д. Крутоголовов, М. В. Кулаков. - М.: Машиностроение, 1984. - 112 с.

4. Подорожко Е. А. Изучение криоструктурирования полимерных систем / Е. А. Подорожко, И. А. Лунев, А. Н. Рябев, Н. В. Кильдеева, В. И. Лозинский // Коллоидный журнал. - 2015. - том 77. - № 2. - С. 197-206.

5. Рустамова М. Т. Изменение содержания нерастворимых гликопротеинов в слизистом барьере желудка как диагностический критерий оценки тяжести течения язвенной болезни двенадцатиперстной кишки / М. Т. Рустамова, А. А. Хамраев // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2005. -№ - С. 43-47

6. Allen A. Gastroduodenal mucus bicarbonate barrier: protection against acid and pepsin / A. Allen, G. Flemstrom // American Journal of Physiology - Cell Physiology. - 2005. - V. 288. - № 1. - P. 57-61.

7. Bell A. E. Properties of gastric and duodenal mucus / A. E. Bell, L. A. Sellers, A. Allen // Gastroenterology. - 1985. - V. 88. - N 1. - P. - 269-280.

8. Slomifny B. I. Rоlе оf саrbоhydrаtisin thе visсоsityаnd pеrmеаbilityоf gаstriс muсintо hydrоgеn iоn / B. I. Slomifny, J. Sarosuеk // Biосhеm. Biоphys. Rеs. Соm. - 1987. - V. - 142. - N 3. - P. 782-790

Размещено на Allbest.ru