ПЕРСПЕКТИВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ НАРУШЕНИЙ МЕТАБОЛИЗМА ПРИ НЕОТЛОЖНЫХ СОСТОЯНИЯХ

Организм половозрелого животного и взрослого человека на 50-60 % от массы тела состоит из воды. Вода распределена по трем водным бассейнам (внутриклеточному, интерстициальному и внутрисосудистому). 40 % всей воды находится внутри клеток, 15 % в интерстициальном пространстве и 5 % в сосудах. Распределение воды в организме подчиняется действию трех законов: изоосмолярности, электронейтральности и постоянство рН в водных пространствах. Если эти законы соблюдаются в водных бассейнах, то все органы и системы функционируют нормально. Каждая водная система состоит из элементов, упорядоченных и связанных между собой. При патологических состояниях вследствие метаболических перестроек появляются отклонения в действии того или иного закона, а это уже болезнь с той или иной симптоматикой.

Лечение должно быть направлено на восстановление действия закона, которое оценивается на основании клинической симптоматики и лабораторных критериев. Если нарушен закон осмолярности, то жидкость начинает перемещаться из одного пространства в другое. Например, если вода уходит из внутрисосудистого пространства в интерстициальное, то появляются отёки. Если вода перемещается во внутриклеточное пространство, то развивается отёк мозга, отёк легких с соответствующей клиникой. Нарушение одного закона приводит обычно к нарушению других законов. Все три закона взаимосвязаны и обеспечиваются перемещением электролитов и микроэлементов из одного водного бассейна, одной системы в другую.

Повышение в клетке содержания Na⁺ и снижение К⁺ возможно, лишь при изменении функции клеточной мембраны, развивающейся как следствие энергетического дефицита, результатом которого является нарушение Na⁺ - K⁺ АТФазы («натриевого насоса»).

Осмотическое давление создается в сосудистом и интерстициальном пространстве электролитами Na⁺, Cl^-, меньшее значение имеют Са⁺², Mg⁺² и K⁺. Во внутриклеточном бассейне осмотическое давление поддерживается ионами K⁺, Mg⁺². В сосудах воду удерживают белки (альбумины), а движение крови по сосудистому руслу обеспечивает работа сердца.

Допустимые пределы колебаний значений электролитов и альбумина в крови довольно широкие, но есть показатели с очень жесткими рамками распределительных значений, например - кислотно-щелочное равновесие (КЩР).

Корригировать их следует немедленно, так как иначе возникают угрожающие жизни состояния. Существующие механизмы адаптации направлены в первую очередь на поддержание этих трех законов.

Пока мы можем вмешаться только во внутрисосудистое пространство и по ряду показателей оценивать стабильность внутриклеточного сектора. К таким показателям относятся следующие лабораторные тесты.

Объем циркулирующей крови (ОЦК). Определить его можно с помощью оценки объема циркулирующей плазмы (ОЦП) по красителю Т-1824 (синьки Эванса) или меченому альбумину, методом термодилюции и затем, определив гематокрит, рассчитать ОЦК. Остальные методы относительны, т.е. расчетные.

Оценка внеклеточной жидкости, т.е. внутрисосудистой и интерстициальной осуществляется путем определения тиоцианатного пространства. В клинике эти методы не нашли признания и практически не используются.

Актуальность динамического контроля за содержанием и перераспределением воды в организме при различных физиологических и патологических состояниях не вызывает никаких сомнений.

Современные достижения технического прогресса привнесли в медицинскую практику метод неинвазивной биоимпедансной спектрометрии для оценки общей воды организма и водных секторов в режиме реального времени. Метод основан на различии электропроводимости тканей организма, которая обратно пропорциональна их сопротивлению на анализаторе водных секторов организма (Лазарев В.В. и соавт,2001). перемещении воды можно судить по осмотическому давлению плазмы крови или сыворотки, определяя его на осмометре или проще по концентрации ионов Na⁺, Cl^- и центральному венозному давлению (ЦВД). Концентрацией ионов К⁺, ионов Ca⁺⁺ и ионов Mg⁺⁺ можно пренебречь из-за низкого содержания их в крови. Для оценки водного баланса наряду с определением электролитов необходимо учитывать количество вводимой жидкости и её потери.

При патологических состояниях осмотическое давление могут повышать такие вещества, как глюкоза и мочевина. Поэтому судить о состоянии осмолярности сыворотки крови можно, зная концентрацию ионов Na⁺, Cl, К⁺, глюкозы, мочевины. У здорового человека осмотическое давление составляют 2855 мосмольл.

Объём циркулирующей крови ОЦК можно оценить по объёму циркулирующей плазмы ОЦП и объёму циркулирующих эритроцитов ОЦЭ. В клинической практике ОЦК оценивается на основании количества эритроцитов и гематокритного показателю (Ht). Ht дает относительную информацию о соотношении ОЦП и ОЦЭ в сосудистом русле.

Охарактеризовать состояние внутриклеточного бассейна на сегодня можно по показателям липидного обмена. Общий холестерин косвенно характеризует соотношение липидов на уроне клеточных мембран.

Транспортные формы - ЛПВП, ЛПОНП, ЛПНП обеспечивают процесс доставки жирных кислот в органы и ткани, поэтому изменение соотношения липидных компонентов в них будет свидетельствовать о липидных перестройках на уровне мембран клеток. Триглицериды, НЭЖК и кетоновые тела информируют о состоянии энергетического обмена в органах и тканях.

О состоянии проницаемости клеточных мембран дает представление содержание внеэритроцитарного гемоглобина, циклического гуанилатмонофосфата (цGMP) и показатели адгезии и агрегации тромбоцитов. Изменение состава жирных кислот в липидном бислое клеточных мембран изменяет агрегацию, движение К⁺ - Nа⁺, Са⁺² - Мg⁺² -АТФаз, активность мембраносвязанных ферментов, экспрессию рецепторов, мембранную проницаемость и транспортные свойства.

Активность сосудисто-тромбоцитарного гемостаза можно оценить по гемолизат агрегационному тесту (ГАТ), АДФ-агрегации, а также по функциональной активности тромбоцитов в периферической крови. Если тромбоциты из округлых приняли уродливую форму (выпячивание мембраны) или образуют хотя бы небольшие скопления, то уже можно предполагать об активации тромбоцитарного звена гемостаза.

Если в крови концентрация внеэритроцитарного свободного гемоглобина или миоглобина повышены, имеет место явная активация сосудисто - тромбоцитарного гемостаза.

По всем вышеперечисленным тестам косвенно оценивается соотношение свободного холестерина и фосфолипидов на уровне клеточной мембраны. Прямыми тестами, характеризующими состояние клеточных мембран, являются накопление АФК и активность антиоксидантной системы.

АФК опасны для клетки. Например, гидроксильный радикал способен быстро и необратимо окислять практически любое органическое вещество, выводя тем самым это вещество из строя. Согласно современной теории свободнорадикального окисления, в основе патологического процесса лежит накопление супероксидного радикала, перекиси водорода и гидроксильного радикала.

В здоровой клетке существует оптимальное соотношение между продукцией супероксида и его улавливанием Н. Гольдштейн, 2002. ПОЛ является физиологической реакцией, принимающей участие в неспецифических защитных реакциях организма, и представляет собой неферментативные реакции прямого связывания кислорода с субстратом фосфолипидов и в первую очередь с полиеновыми НЭЖК, РНК, ДНК и аминокислотами. Процессы СР ПОЛ рассматриваются сегодня как универсальный механизм повреждения клетки при воспалении, ишемии, аутоиммунных болезнях, токсическом действии кислорода, экологических факторов и канцерогенов.

Пусковым механизмом "метаболической" катастрофы является дефицит кислорода, а повреждающими факторами - продукты извращенного метаболизма малоновый диальдегид МДА, гидроперекиси липидов, повышение концентрации которых подтверждают активацию ПОЛ на уровне клеточных мембран, а снижение - угасании процесса и активацию антиоксидантной системы.

Антиоксидантную систему можно оценить в современной клинико-диагностической лаборатории по уровню активности ферментов: супероксидисмутазы (СОД), церулоплазмина, глутатионпероксидазы, каталазы. Активность этих ферментов оценивается в сыворотке крови и эритроцитах. Состояние нейтрофильных лейкоцитов при неотложных состояниях можно охарактеризовать по морфологическим особенностям клеток и по цитохимическим тестам НСТ-тесту, катионным белкам и активности пероксидазы.

Большое значение в оценке состояния активности антиоксидантной системы играют низкомолекулярные антиоксиданты крови - содержание мочевины, мочевой кислоты, билирубина, концентрацией альбумина, холестерина, ЛПНП и ЛПВП.

Очень актуальной сегодня темой является изучение транспортной функции альбумина. Количество альбумина в сыворотке крови при патологических состояниях чаще всего не меняется, а вот транспортная функция его резко может угнетаться продуктами протеолиза. Молекула альбумина транспортирует на своей поверхности НЭЖК, неконьюгированный билирубин, трийодтиронин и тироксин, а также ионы кальция и меди. Снижение транспортных возможностей альбумина может быть в результате накопления насыщенных жирных кислот, билирубина, а также среднемолекулярных пептидов. Изучение резервных возможностей альбумина характеризует адаптационные механизмы при неотложных состояниях и состоятельность корригирующей терапии В.Н.Титов, 2002.

Таким образом, одним из направлений в исследовании и расшифровке патогенеза ряда заболеваний и эффективности проводимой терапии является изучение процесса свободнорадикального перекисного окисления липидов СР ПОЛ. Интенсивность СР ПОЛ характеризует равновесие неферментативных окислительных процессов и антиокислительных систем. В норме это равновесие удерживается на стационарном уровне за счет активности антиоксидантных систем. При развитии различного рода патологических состояний возникают сдвиги метаболического гомеостаза, равновесия между антирадикальными и прорадикальными продуктами, а также нарушение физико-химических свойств белковых тканевых структур. ПОЛ и окислительная модификация белков приводит к изменению физико - химических, биологических свойств белковой молекулы, так как меняется третичная, вторичная и даже первичная структура белка и возможна фрагментация молекул с образованием низкомолекулярных фрагментов с молекулярной массой более 5 тыс. Дальтон. Подобные структурные поломки лежат в основе механизмов развития ряда патологических состояний.

Процессы окислительной модификации белков протекают в нормально функционирующем организме за счет металлокатализирующего окисления. Накопление окисленных белков рассматривается как один из факторов регуляции синтеза и распада белков, активации протеаз. В условиях оксидантного стресса происходит избыточное образование свободных радикалов. В основном эти реакционноспособные атомы и молекулы кислорода супероксидный радикал, перекись водорода, гидроксильный радикал, а также синглетный кислород. Свободнорадикальные формы кислорода накапливаются в избыточных концентрациях из-за несостоятельности антиоксидантной системы клеток, ферментов супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы и веществ, обладающих антиокислительной активностью токоферола, убихинона и др.. Интенсификация этих реакций может вызвать повреждение мембран клеток и их барьерную, рецепторную и обменные функции, модификацию молекул нуклеиновых кислот и белков, что ведет к мутациям и инактивации ферментов. Существующая многоуровневая универсальная система защиты организма, образованная мембранными структурами, белками крови, антиоксидантной системой может не сработать, нарушиться.

Содержание гидроперекисей липидов ГПЛ, а также липидов крови имеют важное диагностическое значение для оценки активации процесса ПОЛ, который наблюдается при развитии ряда заболеваний при холецистите, гепатите, панкреатите, сахарном диабете, атеросклерозе, ишемической болезни сердца.

Дж. Г. Новели, А. Ди. Филиппо (1996); Н.М. Федоровским (1997) обнаружено, что при всех критических состояниях и гипероксии имеется выраженная интенсификация СР ПОЛ и снижение активности системы антиоксидантной защиты АОЗ. В 3 - 4 раза повышается уровень промежуточных и конечных продуктов СР-процессов, резко в 2-3 раза снижается активность ключевого фермента антиоксидантной защиты - СОД, возникают значительные изменения структурно - функциональной организации мембран эритроцитов - нарушения их фосфолипидного спектра и гемолитической стойкости, происходит снижение их кислотной и перекисной резистентности, наблюдается усиленный гемолиз и нарастание уровня свободного вне эритроцитарного гемоглобина, являющегося, в свою очередь, мощным прооксидантом.

Таким образом, согласно современным представлениям, ответ организма на различную экзогенную и эндогенную агрессию выражается в "синдроме системного ответа при воспалении", концепция которого включает в себя рассмотрение всех компонентов сложнейших реакций организма на тяжелое повреждение в их динамике, взаимообусловленности и взаимосвязи. Термин "синдром системного воспалительного ответа" предложен для описания клинической манифестации синдрома полиорганной недостаточности, независимо от причин её возникновения. Р.Н.Лебедев и соавт., 1995 Bone R.C. e.a., 1992.

Причинные факторы возникновения синдрома эндогенной интоксикации разнообразны и сложны по своей природе, но в основном синдром развивается при патологических состояниях, связанных с деструкцией тканей, нарушениями обмена веществ на фоне гипоксии, гиповолемии, некроза, воспаления, снижения функциональной активности систем естественной детоксикации. Основными пусковыми механизмами окислительного стресса считаются стресс-реакции, гипоксия, гиповолемия и воспаление.

Развитие синдрома эндогенной интоксикации, начиная от первичного поражения тканей и до генерализации процесса, практически идентично при всех неотложных состояниях. Деструктивные процессы, лежащие в основе этого синдрома, как правило, связаны с нарушениями структуры и функции мембран и в целом рассматриваются как реакции "метаболического полома".

В большинстве случаев возникшая эндогенная интоксикация отяжеляет течение основного заболевания и крайне тяжелые состояния, имеет доминирующее влияние на исход заболевания при многих патологических состояниях.

Таким образом, на основании проведенных исследований нарушений метаболизма у больных с различными неотложными состояниями обладают большой патофизиологической значимостью, являются интегральным информационным продуктом, определяют целесообразность мониторирования для принятия решения по коррекции гиповолемии, гипоксии, процессов СР ПОЛ и антиоксидантной системы.

Надеемся, что использование такого лабораторного комплекса исследований поможет разобраться в общих принципах и характерных особенностях обменных нарушений (энергетического, водно - минерального, белкового), механизмах развития патологического процесса при неотложных состояниях.

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АСТ - аспартатаминотрансфераза

АЛТ - аланинаминотрансфераза

Апо-А-1 - апопротеид А-1

Апо-В48 - апопротеид В48

Апо-В100 - апопротеид В100

Апо-Е - апопротеид Е

АФК - активные формы кислорода

АХАТ - ацил - КоА - холестерин-трансфераза

БПЭХ - белок, переносящий эфиры холестерина

ЛПВП, б - ЛП - липопротеиды высокой плотности

ЛПНП, - ЛП - липопротеиды низкой плотности

КРИ - креатинин-ростовый индекс

ЛП - липопротеиды

ЛПОНП, Пре--ЛП - лиопротеиды очень низкой плотности

ЛППП - липопротеиды промежуточной плотности

ЛПЛ - липопротеидлипаза

ЛПК - локальный печеночный кровоток

ЛФК - лизофосфатидилхолин

ЛХАТ - лецитин-холестерин-ацилтрансфераза

Моно - ЭХ - моноеновые эфиры холестерина

НЭЖК - неэстерифицированные жирные кислоты

ПГФ - полиглицерофосфатиды

ПОЛ - перекисное окисление липидов

СМ - сфингомиелин

ТГ - триглицериды

ТХА-2 - тромбоксан А-2

TNF - тумор некротический фактор

ФЛ - фосфолипиды

ФС - фосфатидилсерин

ФХ - фосфатидилхолин

ФЭА - фосфатидилэтаноламин

ХЛ - холестерин

ХМ - хиломикроны

ЭС-поли-ЖК - эсcенциальные полиеновые жирные кислоты

EDRF - эндогенный фактор релаксации

FNO - фактор некроза опухолей

FAT - фактор активации тромбоцитов

NO - оксид азота

PG - простагландины

12-НЕРТЕ - гидроксиэйкозотетраеновая кислота

ЛИТЕРАТУРА

Николаева Л.Г. Содержание общих липидов и липопротеидов в крови при ожоговой болезни. В кн. Ожоговая болезнь. - Киев. -1984.

Ноева Е.П., Перова Н.В., Карпов Ю.И. Динамика спектра липопротеидов, аполипопротеидов плазмы крови и состояние коронарного русла у больных с нестабильной стенокардией при длительном наблюдении. // Кардиология.-1993. -N 1. -С.28.

Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. - М. Просвещение.1987. -С.-523-531.

Оганов Р.Г. Первичная профилактика ИБС. - М. Медицина. -1990. - С.160.

Оганов Р.Г., Климов А.Н., Перова Н.В. и др. Повышенный риск смерти от коронарной болезни сердца у мужчин с низкой концентрацией общего холестерина и холестерина ЛПВП /по данным проспективного эпидемиологического исследования в Москве и Ленинграде в рамках сов. - америк. сотрудничества. // Тер. архив. -1991.-N 8.-С.46.

Орехов А.Н., Тертов В.В., Назарова В.Л. Множественные модификации липопротеидов низкой плотности в крови больных атеросклерозом. // Бюлл. Эксперим. биологии и медицины.-1995. -N 8.-С.118-121.

Панин Л.Е. Биохимия механизма стресса. - Новосибирск. Наука. -1983.-С.232.

Панин Л.Е. Лизосомы и обмен липидов в печени. //Вопросы мед. химии. -1990. -N 6. -С.28.

Панин Л.Е., Усынин И.Ф., Трубицина О.М. и др. Роль гепатоцитов купферовских и эндотелиальных клеток печени в обмене липопротеидов в крови. // Биохимия, -1994. -Т.59. вып. 3.-С.353-400. .

Панасенко О.М., Сергиенко В.И. Биологические мембраны. 1993.-10.-С.-341-382.

Панасенко О.М., Арнхольд Ю., Владимиров Ю.А., Сергиенко В.И. Взаимодействие гипохлорита с гидропироксидами и другими продуктами окисления фосфатидилхолиновых липосом. // Биохимия. 1995. Т.60. вып.9. -С.-1412-1427.

Парфенова Н.С., Шестов Д.Б. Апопротеины атеросклероза. // Кардиология. -1995. -N 4. -С.41-48. 118.

Перова Н.В., Усатенко Н.С. Липопротеиды высокой плотности и атеросклероз. - М.: Медицина, -1983. -С.34.

Перова Н.В., Щербакова И.А., Никитин Н.А. и др. Препаративное субфракционирование липопротеидов высокой плотности при дисальфалипопротеидемиях. // Вопросы мед. химии. -1985.-Т. ХХХ. вып. 6. -С.118-123. 120.

Перова Н.В., Щербакова И.А., Нечаева А.С. и др. Влияние физиологических нагрузок на алиментарную гиперлипемию у больных ИБС. // Кардиология. -1992. -N 11.-С.59.

Перова Н.В., Метельская В.Н., Бубнова М.Г. и др. Изменение показателей атерогенности липопротеидов под влиянием экзогенных воздействий в зависимости от фенотипа аполипопротеина Е. // Кардиология. -1995. -N 4. -С.12-17.

Перова Н.В., Бейтц А., Никитина Н.А.и др. Влияние липопротеидов отдельных классов на образование тромбоксана-А2 при свертывании крови с разным уровнем холестерина. // Кардиология. -1995. -Т.35. -С.4-8.

Перова Н.В. Суммарный риск ИБС и показания к лечению гиперхолестеринемии. // Кардиология. -1996. -N 3.-С.47-51.

Пескин А.В. О регуляторной роли активных форм кислорода // Биохимия. -1998. -Том.63. -Вып.9. -С. -1307-1308.

Петрина С.Н., Ющина Л.В. Фосфолипидный состав различных тканей крыс при обезвоживании. //Вопросы мед. химии. -1988. -N 1.-С.-26-29.