СТРУКТУРА И СОСТАВ СМЕШАННЫХ ЖЕЛЧНЫХ КАМНЕЙ В ПРОЦЕССЕ РАСТВОРЕНИЯ В МЕТИЛ-ТРЕТ-БУТИЛОВОМ ЭФИРЕ

Шаяхметова Э. Р.¹, Зарипов Н. Г.², Сагдатова А. А.³, Загидуллин Ш. З.⁴

¹ Аспирант, ² Доктор физико-математических наук, Уфимский государственный авиационный технический университет, ³ Аспирант, ⁴ Доктор медицинских наук, Башкирский государственный медицинский университет

СТРУКТУРА И СОСТАВ СМЕШАННЫХ ЖЕЛЧНЫХ КАМНЕЙ В ПРОЦЕССЕ РАСТВОРЕНИЯ В МЕТИЛ-ТРЕТ-БУТИЛОВОМ ЭФИРЕ

Аннотация

В работе рассмотрены состав и структура желчного смешанного камня. Исследовано влияние времени на растворение смешанных желчных камней in vitro в метил-трет-бутиловом эфире (МТБЭ).

Ключевые слова: желчные камни, метил-трет-бутиловый эфир.

Shayakhmetovа E.R. ¹, Zaripov N.G. ², Sagdatovа А.А. ³, Zagidullin S.Z. ⁴

¹ Graduate student, ² Doctor of physical and mathematical sciences, Ufa State Aviation Technical University, ³ Graduate student, ⁴ Doctor of medical sciences, Bashkir State Medical University

STRUCTURE AND COMPOSITION OF THE MIXED GALLSTONES AT THE DISSOLUTION PROCESS IN METHYL-TERT-BUTYL  ETHER

Abstract

Composition and structure of the mixed gallstone are considered in the work. Influence of time on the dissolution of mixed gallstones in methyl-tert-butyl ether by in vitro method is investigated.

Keywords: gallstones, methyl-tert-butyl  ether.

Нарушение в организме процессов обмена веществ в результате некачественного и неправильного питания, малоподвижного образа жизни и других негативных факторов может привести к развитию желчнокаменной болезни, при которой из-за нарушения процессов желчеобразования и желчевыделения происходит образование желчных камней. В настоящее время распространённость этой болезни среди населения планеты составляет около 10 % взрослого населения, в России - около 12 % [1].

В зависимости от количества холестерина желчные камни подразделяются на холестериновые (содержание холестерина 50% и более), пигментные (количество холестерина менее 20 %) и смешанные (от 20 до 50%) [2].

Основным методом лечения желчнокаменной болезни является хирургическое удаление желчного пузыря [3]. Однако этот метод имеет существенные недостатки, связанные с развитием осложнений, тяжелым послеоперационным периодом, длительной реабилитацией.

С целью избавления больного от желчных камней с сохранением функционирующего органа за рубежом (Германия, Италия, США, Англия, Швейцария) применяют контактный химический литолиз [4], который заключается в введении непосредственно в желчный пузырь веществ, способных растворить имеющиеся в нем камни. Положительный эффект при этом преимущественно зависит от растворяющей способности препарата.

В исследованиях по растворению желчных камней in vitro в качестве растворителей были применены такие вещества, как диэтиловый эфир, гепарин, хлороформ, препараты желчных кислот, монооктаноин, метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) и т.д. [5]. Однако каждое из перечисленных веществ имеет свои недостатки и не отвечает предъявляемым требованиям. Наиболее изучена растворяющая способность МТБЭ. Для камней средней минерализации активность МТБЭ снижается на 23,9% по сравнении с активностью для камней низкой минерализации и на 90,5% при воздействии препарата на камни высокой минерализации. Растворимость конкрементов с высоким содержанием кальция на 53,7 % ниже по сравнению с группой конкрементов со средним содержанием кальция [5].

В настоящее время данный метод лечения находится на начальном этапе изучения, его отдаленные результаты неизвестны. Поэтому, поиски нетоксичного препарата, отвечающего всем необходимым требованиям, продолжаются до сих пор. Правильный подбор таких препаратов зависит от природы самих желчных камней и от эволюции их растворения.

Целью данной работы явилось изучение структуры и состава смешанных желчных камней и  процесса их растворения при использовании МТБЭ.

Материал и методы исследования

В качестве объекта исследования были выбраны желчные камни, удаленные из организма человека хирургическим путем по медицинским показаниям. Микроструктуру этих камней изучали на оптическом микроскопе Olympus GX51 и на растровом электронном микроскопе JSM-6400 на шлифах, выполненных в плоскости, проходящей по центру камня. С помощью специальной приставки к растровому электронному микроскопу  был получен элементный состав камней. Механические свойства оценивали путем измерения микротвердости на микротвердомере  DuraScan с нагрузкой  50 г.

Для растворения желчных камней in vitro в качестве растворителя использовали 5 мл МТБЭ. Растворение проводили при постоянной температуре 37˚С, соответствующей температуре человеческого организма. Фиксирование изменения массы в процессе растворения осуществляли через каждые 5 минут. Общая продолжительность растворения составляла 25 минут.

Фазовый состав желчных камней как в исходном состоянии, так и после растворения изучали методом рентгеноструктурного анализа на дифрактометре ДРОН-4-07 с использованием Cu_Kα излучения.

Результаты и обсуждение

По морфологии изучаемые камни относятся к граненым (фасеточным), при этом количество граней составляет от 8 до 10. Размеры исследованных камней достигал 1 см.

Рис. 1 –  Микроструктура желчного камня (а – сечение через центр, б – центральная часть)

Желчный камень имеет зонную микроструктуру, сочетающую радиально-лучистое строение в центральной области и слоистое в промежуточной и периферической областях (рис. 1, а). Ширина периферической зоны, окрашенной в светло-желтый цвет, а также промежуточной зоны черного цвета, приблизительно одинакова по всему периметру камня, что свидетельствует о равномерном росте камня во всех направлениях.  В центре камня наблюдается крупная пора (пустота), образованию которой могла способствовать диффузия (отток) веществ из центральной части к периферии. На стенках полости присутствуют частицы белого цвета размерами 0,3-0,5 мм преимущественно округлой формы (рис.1, б).

Рис. 2 –  Микроструктура белых частиц в центральной области (РЭМ)

Результаты химического анализа показали, что желчный камень содержит ряд металлических  элементов, таких как Na, Al, Si, K, Ca, V, Mn, Fe, Zn, Nb, Cu, Hg и неметаллических элементов C, О, Cl, S, P. Данные химического состава представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав желчных камней

Результаты рентгеноструктурного фазового анализа состава всех областей желчного камня (рис.3) свидетельствуют о наличии в них кристаллического холестерина С₂₇Н₄₆О. Причем интенсивность пиков кристаллического холестерина в промежуточной области приблизительно в два раза выше интенсивности пиков в центральной и периферической областях (925 против 406 и 419 имп/сек соответственно). В центре и периферии обнаружено наличие  карбонатов кальция СаСО₃ - фатерита и арагонита соответственно. Черный цвет промежуточной области, согласно литературным данным [2], свидетельствует о наличии в составе билирубината кальция и билирубина. Кроме того,  на рентгенограммах также наблюдались пики органических соединений, имеющих общую формулу СxHyOz.

Рис. 3 –  Дифрактограмма центральной области камня

Измерения микротвердости показали (рис.4), что наиболее "мягкой" является центральная область камней вблизи образовавшейся пустоты (1,2-2,5 МПа). По мере удаления от центра  значения микротвердости повышались до величины 7,8 МПа.

Рис. 4  –  Зависимость микротвердости от расстояния в направлении от периферии к центру

Динамика растворения желчных камней, представленная на рисунке 5, свидетельствует о том, что масса камня в течение 25 минут уменьшается приблизительно в три раза. Причем после 20 минут происходит распад камня на 4 мягких рыхлых фрагмента с потерей его целостности.

Рис. 5  –  Зависимость массы камня (г) от времени растворения (мин)

Согласно результатам рентгеноструктурного анализа после процесса растворения продолжительностью 30 минут наблюдается снижение содержания холестерина приблизительно в три раза. Таким образом, уменьшение массы камня в процессе растворения происходит преимущественно за счет «вымывания» из него холестерина. Это свидетельствует об эффективной растворяющей способности МТБЭ относительно смешанных камней.

Выводы

Смешанный желчный камень имеет зонную микроструктуру, сочетающую радиально-лучистое и слоистое строение.

В химическом составе смешанного желчного камня обнаружено  содержание металлических  (Na, Al, Si, K, Ca, V, Mn, Fe, Zn, Nb, Cu, Hg) и неметаллических элементов (C, О, Cl, S, P). Фазовый состав камня включает кристаллический холестерин С₂₇Н₄₆О и карбонаты кальция СаСО₃, в частности, фатерит и арагонит.

Динамика в процессе растворения подтверждает хорошую растворяющую способность МТБЭ по отношению к холестерину, входящему в состав смешанного желчного камня.

Литература

1. Янин Е. Л. Современные подходы к лечению желчнокаменной болезни у больных с морбидным ожирением: Автореф. дис. докт. мед. наук. – Тюмень, 2014. –  С. 3-5.
2. Мараховский Ю. Х. Желчнокаменная болезнь: современное состояние проблемы // Национальная школа гастроэнтерологов, гепатологов. –2003. – № 1. – С. 81-92.
3. Винник Ю. С., Серова Е. В., Андреев Р. И., Лейман А. В., Струзик А. С. Консервативное и оперативное лечение желчнокаменной болезни // Fundamental research. – 2013. – № 9. – С. 954-958.
4. Jarrett L. N., Balfour T. W., Bell G. D., Knapp D. R., Rose D. H. Intraductal infusion of monooctanoin: experience in 24 patients with retained common-duct stones. Lancet. 1981. C. 68-
5. Размахнин Е. В., Лобанов С. Л., Коновалова О. Г. Возможности контактного литолиза в лечении желчнокаменной болезни // Бюллетень сибирской медицины. – 2014. – № 1. – С. 110-115.
6. Размахнин Е. В., Лобанов С. Л., Коновалова О. Г. Растворяющая способность реагентов при использовании контактного литолиза желчных камней // ЭНИ Забайкальский медицинский вестник. – 2014. – № 2. – С. 48-54.

References

1. Yanin E. L. Sovremennye podhody k lecheniyu zhelchnokamennoy bolezni u bolnykh s morbidnym ozhireniem: dis. dokt. med. nauk. – Тymen, 2014. – S. 3-5.
2. Marakhovskiy Y. K. Zhelchnokamennaya bolezn: sovremennoe sostoyanie problemy // Natsionalnaya shkola gastroenterologov, gepatologov. –2003. – № 1. – S. 81-92.
3. Vinnik Yu. S., Serova E. V., Andreev R. I., Leiman A. V. // Konservativnoe I operativnoe lechenie zhelchnokamennoy bolezni // Fundamental research. – 2013. – № 9. – S. 954-958.
4. Jarrett L. N., Balfour T. W., Bell G. D., Knapp D. R., Rose D. H. Intraductal infusion of monooctanoin: experience in 24 patients with retained common-duct stones. Lancet. 1981. S. 68-70.
5. Razmakhnin E. V., Lobanov S. L., Konovalova O. G. Vozmozhnosti kontaktnogo litoliza v lechenii zhelchnokamennoy bolezni // Byulleten sibirskoy meditsiny. – 2014. – № 1. – S. 110-115.
6. Razmakhnin E. V., Lobanov S. L., Konovalova O. G. Rastvoryayuschaya sposobnost reagentov pri ispolzovanii kontaktnogo litoliza zhelchnykh kamnei // ENI Zabaikalskiy meditsinskiy vestnik. – 2014. – № 2. – S. 48-54.