Коррекция метаболических нарушений головного мозга при эндотоксикозе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

Специальность - Патологическая физиология

на тему: Коррекция метаболических нарушений головного мозга при эндотоксикозе

Выполнила:

Меркушкина Ирина Владиславовна

Саранск 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева»

Научные консультанты: доктор медицинских наук профессор, Власов Алексей Петрович; доктор фармацевтических наук профессор, Бунятян Наталья Дмитриевна

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук профессор, Воложин Александр Ильич; доктор медицинских наук профессор, Козлов Иван Генрихович; доктор медицинских наук профессор, Козлов Сергей Александрович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Российский университет дружбы народов».

Защита состоится «23» октября 2009 года на заседании диссертационного совета Д 212.117.08 при ГОУ ВПО «Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева» (430000, г. Саранск, ул. Большевистская, 68).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева.

Автореферат разослан «___» ____________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат медицинских наук доцент А.Г. Голубев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.

Исследуемая в работе тема отражает современное направление развития патологической физиологии и фармакологии, а именно углубленное изучение патогенеза различных заболеваний на клеточном и молекулярном уровнях и на основе чего разработку новых фармакологических схем регуляции расстройств гомеостаза.

В настоящее время концепция эндогенной интоксикации получила абсолютное признание клиницистов, так как именно эндотоксикоз, в конечном итоге, становится основополагающим фактором развития полиорганной и полисистемной недостаточности, определяющей в подавляющем большинстве случаев исход заболевания (Deventer S.J. et al., 1998). Синдром эндогенной интоксикации сопровождается чаще всего деструкцией тканей, нарушением обмена веществ, снижением функциональной активности систем естественной детоксикации (Федоровский Н.М. и др., 1997; Буянов В.М. и др., 1998; Миронов П.И. и др., 1999; Малков И.С. и др., 2000; Власов А.П. и др., 2008).

Неоспорим тот факт, что важную роль в молекулярной организации и функционировании живых структур играют липиды (Степанов А.Е. и др., 1991; Рад М.Р., 1993; Трофимов В.А., 2004; Montalto G. et al., 1994; Zhou W., Ohashi K., 1994). Состав липидов мембран определен так, чтобы оптимизировать функциональную деятельность клеток и органов. Распределение индивидуальных липидов и направленность их обмена во многом обусловлены специфическими особенностями липидного состава клеточных структур (Кулагина Т.П. и др., 1994; Тарасова Т.В., 2004).

С учетом значимости нарушений липидного метаболизма в формировании полиорганной недостаточности при синдроме эндогенной интоксикации (Савельев В.С. и др., 2005), особое значение в настоящее время придается изучению обмена липидов в ЦНС при ее поражении, в частности токсического генеза. Известно, что перекисное окисление липидов - один из важных и физиологически значимых механизмов модификации липидного состава и, следовательно, функциональной активности клеточных образований головного мозга (Азизова О.А., Власова И.И., 1993; Кулагина Т. П. и др., 2004; Simmet Th. et. al., 1990).

Однако проблемы патогенетических механизмов поражения головного мозга с акцентом на динамическую оценку липидных изменений в составе клеточных структур при эндотоксикозе и векторной терапии данного патологического состояния недостаточно освещены в современной литературе. Особый интерес представляет изучение влияния фармакологических и физических агентов, способных модифицировать липидный метаболизм, на структурно-метаболическое состояние головного мозга при его токсическом поражении. Приведенные доводы свидетельствуют о том, что избранная тема является актуальной и имеет важное теоретическое и практическое значение.

Цель и задачи исследования.

Целью настоящей работы явилось изучение метаболических процессов в тканевых структурах головного мозга при эндогенной интоксикации с акцентом на исследование расстройств липидного обмена; определение роли антиоксидантной и лазеротерапии в восстановлении метаболических процессов в органе при токсическом поражении.

Достижение поставленной цели предполагало решение следующих задач.

1. Изучить в динамике при эндогенной интоксикации перитонеального генеза качественный и количественный липидный состав тканевых структур головного мозга и печени, а также эритроцитов и тромбоцитов.

2. Исследовать состояние коагуляционно-литической тканевой системы головного мозга, функционального состояния эритроцитов и тромбоцитов при эндотоксикозе, посредством корреляционного анализа установить их связь с нарушениями липидного обмена.

3. Оценить зависимость метаболических нарушений в тканевых структурах головного мозга от выраженности интоксикационного процесса, активности перекисного окисления липидов и фосфолипазы А₂.

4. Установить зависимость липидных дестабилизаций головного мозга от морфофункционального состояния печени.

5. Исследовать влияние производных 3-оксипиридина, обладающих антиоксидантным действием (эмоксипин, мексидол, этоксидол), и лазеротерапии на выраженность эндогенной интоксикации.

6. Изучить в динамике экспериментального перитонита действие исследованных схем терапии на липидный обмен головного мозга, печени, эритроцитов и тромбоцитов и на основные процессы, участвующие в его регуляции.

7. Определить эффект влияния схем терапии на коагуляционно-литические процессы плазмы крови и тканевых структур головного мозга при эндогенной интоксикации.

8. Дать патофизиологическое обоснование целесообразности совместного использования антиоксидантной и лазерной терапии в коррекции метаболических нарушений головного мозга при эндогенной интоксикации.

9. На основе полученных фактических материалов по нарушению липидного обмена в головном мозге и печени, интоксикационному процессу на различных этапах острого перитонита, в том числе при использовании различных схем терапии, охарактеризовать патофизиологическое значение нарушений липидного обмена в токсическом поражении головного мозга в целом.

Научная новизна.

При эндогенной интоксикации перитонеального генеза проведено комплексное изучение количественного и качественного состава липидов головного мозга, печени, эритроцитов и тромбоцитов, что позволило в динамике установить направленность и продолжительность мембранодестабилизирующих явлений в исследованных тканевых структурах.

Экспериментальными исследованиями показано, что деструкция липидов клеточных мембран головного мозга коррелирует с выраженностью эндогенной интоксикации, состоянием органной коагуляционно-литической системы, нарушением функционального состояния печени, эритроцитов и тромбоцитов. Повреждающим фактором фосфолипидного бислоя мембран клеточных структур головного мозга при эндотоксикозе выступает резкое возрастание стационарного уровня эндогенных пероксидов липидов и активности фосфолипазы А₂.

Установлено, что наиболее значимыми проявлениями нарушений липидного обмена головного мозга при эндогенной интоксикации являются рост уровней лизоформ фосфолипидов, свободных жирных кислот, понижение содержания суммарных фосфолипидов, холестерола и фосфатидилхолина.

Выявлена закономерность, что восстановление липидного метаболизма клеточных структур головного мозга по сравнению с печенью происходит замедленно и в стадии разгара воспаления не сопряжено с падением уровня токсических продуктов в плазме крови.

Показано, что производные 3-оксипиридина (эмоксипин, мексидол, этоксидол) обладают способностью существенно повышать емкость антиоксидантной защиты липидов биомембран, тем самым быстро (в течение 3-х суток) модифицировать химический состав липидов клеточных структур головного мозга, печени, а также эритроцитов и тромбоцитов. При использовании же лазеротерапии коррекция липидного метаболизма в исследованных объектах происходит замедленным темпом.

Обнаружено, что темп восстановления фосфолипидов мембран клеток головного мозга определяется способностью исследованных лечебных агентов уменьшать уровни эндогенных пероксидов и детергентных форм липидов, активность фосфолипазных систем: при действии антиоксидантов происходит резкое снижение их стационарного уровня, при лазеротерапии - замедленное.

Выявлено, что восстановление химического состава мембран клеточных структур печени под влиянием исследованных схем терапии по сравнению с головным мозгом происходит быстрее. Это является важнейшей составляющей в процессе уменьшения эндогенной интоксикации при остром перитоните.

Показано, что при комбинации лечебных агентов (антиоксидант + лазеротерапия) восприимчивость тканевых структур головного мозга к их регуляторным воздействиям повышается, что проявляется не только в коррекции липидного метаболизма, но и в восстановлении состояния коагуляционно-литической системы.

Практическое значение работы.

Установлен факт сохранения расстройств липидного обмена клеточных структур головного мозга при снижении уровня эндогенной интоксикации (в то время как в печени отмечается восстановление липидного метаболизма), что является свидетельством высокой чувствительности и лабильности липидов головного мозга к воздействиям токсических продуктов при остром перитоните и диктует необходимость своевременного повышения их толерантности.

Обнаружено, что применение антиоксидантов при эндогенной интоксикации перитонеального генеза направлено на стабилизацию структуры липидного бислоя мембран клеточных структур головного мозга. Это явилось важнейшей составляющей предупреждения прогрессирования токсического поражения головного мозга.

Доказано, что при комбинированном применении исследованных лечебных агентов отмечается наиболее полное воздействие на патогенетические компоненты, лежащие в основе липидных дестабилизаций головного мозга, что предупреждает прогрессирование токсического поражения органа.

Экспериментальные данные, посвященные изучению действия различных лечебных агентов на структурное состояние клеточных структур головного мозга, расширяют современные представления о механизмах регуляции биологических процессов при токсическом поражении головного мозга и могут быть использованы для разработки других патогенетических схем мембранопротекторной терапии с целью ослабления проявлений дизрегуляционной патологии со стороны головного мозга при эндогенной интоксикации.

Положения, выносимые на защиту.

1. В патогенезе токсического поражения головного мозга при остром перитоните одними из ведущих компонентов выступают количественные и качественные изменения в спектре липидов, свидетельствующие о структурных преобразованиях фосфолипидного бислоя мембран клеточных структур головного мозга.

2. Изменения липидного обмена головного мозга, по сравнению с печенью, отличают высокая стойкость, продолжительность, отсутствие четкой положительной динамики при уменьшении уровня токсических продуктов в плазме крови на ранних этапах воспалительного процесса в брюшной полости.

3. Нарушения липидного метаболизма головного мозга происходят на фоне не только возрастания интенсивности свободнорадикальных реакций липопереокисления, но и повышения активности фосфолипазы А₂, коагуляционного потенциала, снижения фибринолитической активности тканевых структур органа.

4. Использование антиоксидантов - производных 3-оксипиридина при эндогенной интоксикации предупреждает прогрессирование изменений и способствует восстановлению качественного и количественного состава липидов клеточных структур головного мозга, печени, а также эритроцитов и тромбоцитов, тем самым обусловливая мембранопротекторный эффект.

5. Лазеротерапия не обладает способностью быстро корригировать нарушения липидного обмена головного мозга. Положительное ее действие определяется влиянием на коагуляционно-литическую систему тканей органа.

6. При комбинированном применении исследованных лечебных агентов отмечается наиболее полное воздействие на патогенетические компоненты, лежащие в основе липидных дестабилизаций головного мозга, что предупреждает прогрессирование токсического поражения органа.

7. В коррекции нарушений липидного метаболизма головного мозга при остром перитоните важное значение имеет эффект антиоксидантной и квантовой терапии восстанавливать липидный обмен в печени, что обусловливает повышение детоксикационной ее способности и снижение эндогенной интоксикации.

Апробация работы.

Основные результаты работы доложены и обсуждены на научной конференции молодых ученых (Саранск, 2000-2008), III Международной конференции «Прогрессивные технологии в медицине» (Пенза, 2001), I Международной конференции «Клинические исследования лекарственных средств» (Москва, 2001), IV Международной научно-практической конференции «Здоровье и образование в ХХI веке» (Москва, 2003), Х Всероссийской конференции «Актуальные вопросы анестезиологии и реаниматологии» (Санкт-Петербург, 2003), II Международной конференции «Патофизиология и современная медицина» (Москва, 2004), ХIV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2007), XIII Международной конференции хирургов-гепатологов стран СНГ (Санкт-Петербург, 2007), Юбилейной научной конференции, посвященной 175-летию со дня рождения С.П. Боткина (Санкт-Петербург, 2007), IХ-ХII Российских конференциях «Гепатология сегодня» (Москва, 2004-2007), X-XIV Российских гастроэнтерологических неделях (Москва, 2004-2008), Огаревских чтениях - научно-практической конференции Мордовского университета (Саранск, 2001-2008).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 46 работ, из них 17 (11 статей и 6 тезисов) в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации

Работа изложена на 343 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы (І-я глава), описания материалов и методов исследования (ІІ-я глава), результатов собственных исследований (ІІІ-VІІ-е главы), обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, который включает 287 отечественных и 145 иностранных источников. Работа содержит 121 таблицу и 92 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования.

Основой работы явились экспериментальные исследования на 120 взрослых беспородных половозрелых собаках обоего пола массой от 8,5 до 19,5 кг.

Первая группа (I) - контрольная (n = 20), собакам моделировали острый каловый перитонит. В динамике заболевания исследовали выраженность эндогенной интоксикации по ее гидрофильному и гидрофобному компонентам, качественный и количественный состав липидов, интенсивность ПОЛ, активность ФА₂, каталазы и СОД тканей головного мозга, печени, эритроцитов и тромбоцитов, морфофункциональное состояние форменных элементов крови, некоторые показатели гуморального компонента системы гемостаза в органном кровотоке и тканевых структурах головного мозга.

Вторая-шестая группы (ІІ - VІ) - опытные (n = 20 в каждой группе). Изучали вышеуказанные компоненты гомеостаза при остром перитоните при условии включения в комплексную терапию препаратов с антиоксидантным действием - производных 3-оксипиридина (эмоксипин, мексидол и этоксидол) (II, III, IV группа), лазеротерапии (V группа) и комбинации этоксидола и лазеротерапии (VI группа).

Модель острого перитонита. Под общим обезболиванием (тиопентал натрий в дозе 0,04 мг/кг) животным в брюшную полость шприцем вводили 20% каловую взвесь из расчета 0,5 мл на 1 кг массы тела животного (Власов А.П., 1991). Через сутки после этой манипуляции выполняли срединную лапаротомию, оценивали возникшие патологические изменения в брюшной полости и санировали ее, наглухо ушивали брюшную стенку. В контрольные сроки (1-е, 3-и, 5-е сутки) под наркозом животным производили забор крови из яремной вены, релапаротомию, биопсию ткани печени, затем после умерщвления животных путем введения летальных доз тиопентала натрия выполняли трепанацию черепа, забор тканей головного мозга (преимущественно серого вещества).

В послеоперационном периоде животным проводили антибактериальную (внутримышечные инъекции два раза в сутки раствора гентамицина из расчета 0,8 мг/кг массы тела), инфузионную (внутривенные введения 5% раствора глюкозы и 0,89% раствора хлорида натрия из расчета 50 мл/кг массы животного) терапию.

В опытных группах животным в комплексную терапию включали внутривенные введения 1% раствора эмоксипина из расчета 10 мг/кг (II группа), 5% раствора мексидола из расчета 10 мг/кг (III группа), 5% раствора этоксидола из расчета 10 мг/кг (IV группа); низкоэнергетическое гелий-неоновое лазерное облучение крови при мощности излучения на выходе световода 5 мВт и времени воздействия 15 мин. (доза 0,1 Дж/см²) (V группа), комбинированное применение этоксидола и лазеротерапии в тех же дозах (VI группа).

Дозы антиоксидантов подобраны на основании многолетних исследований лаборатории кафедры факультетской хирургии медицинского института Мордовского университета (0,4 % LD₅₀).

Экспериментальные исследования проведены в соответствии с этическими требованиями по работе с экспериментальными животными («Правила проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приказ МЗ СССР № 755 от 12.08.1987) и Федеральный закон о защите животных от жесткого обращения от 01.01.1997).

Методы исследования. Липиды из ткани головного мозга, печени и форменных элементов крови экстрагировали хлороформметаноловой смесью (Хиггинс Дж.А., 1990). Липиды фракционировали методом тонкослойной хроматографии. Полярные фосфолипиды разделяли на пластинах фирмы «Merk» на стеклянной основе, нейтральные липиды - на силикагелевых пластинах для обращенно-фазной тонкослойной хроматографии (Хиггинс Дж. А., 1990; Vaskovsky V.E. et al., 1975). Молекулярный анализ проводили на денситометре Model GS-670 (BIO-RAD, США) с соответствующим программным обеспечением (Phosphor Analyst/PS Sowtware). Показатели интенсивности ПОЛ: диеновые конъюгаты определяли спектрофотометрическим методом при длине волны 232-233 нм (Ганстон Ф.Д., 1986), уровень спонтанного МДА - спектрофотометрическим методом в реакции с тиобарбитуровой кислотой (Sigma), антиокислительную активность липидов оценивали в модельных условиях (Егоров Д.Ю., Козлов А.В., 1988), активность СОД - в реакции с нитросиним тетразолием (Гуревич В.С. и др., 1990), активность каталазы исследовали спектрофотометрическим методом, основанным на способности перекисей образовывать с молибдатом аммония стойкий окрашенный комплекс (Королюк М.А., 1988). Активность ФЛ А₂ исследовали в среде, содержащей 10 ммоль трис-HCL-буфер (рH 8,0), 150 ммоль тритон Х-100, 10 ммоль CaCl₂ и 1,2 ммоль субстрата, в качестве которого использовали фосфатидилхолины яичного желтка (Трофимов В.А., 1999). Выраженность эндогенной интоксикации оценивали по следующим показателям: содержание молекул средней массы выявляли спектрофотометрическим методом на спектрофотометре СФ-46 при длинах волн 254 и 280 нм (Пикуза О.И., Шакирова Л.З., 1994), общую и эффективную концентрацию альбумина в сыворотке крови - флуоресцентным методом на специализированном анализаторе АКЛ-01 «Зонд» (Грызунов Ю.А., Добрецов Г.Е., 1994). Определяли мочевину (Досон Р. и др., 1991), креатинин, билирубин, активность аланиновой и аспарагиновой аминотрансфераз в сыворотке крови (Досон Р. и др., 1991. Для анализа состояния гемостаза применялись методики, позволяющие оценить как общую коагуляционную способность крови, так и отдельные звенья свертывающей системы крови: время спонтанного свертывания крови по R.J. Lee и P.D. White (1913), время рекальцификации обычной плазмы - по Bergerhof и Roka (1954), толерантность плазмы к гепарину - по Poller в модификации В.П. Балуды (1954), протромбиновое время плазмы - по A.J. Quick (1966), концентрация фибриногена - по Р.А. Рутберг (1961), уровень антитромбина III - по N. A. Hense и Е.А. Loelige в модификации К.М. Бишевского (1963), фибринолитическую активность крови - по H. Kowarzyk, L. Buluck (1954), продукты деградации фибриногена и фибрина (ПДФ) в плазме - по N. Guest. Состояние тканевой коагуляционно-литической системы головного мозга оценивали указанными тестами при добавлении в реагирующую смесь тканевого экстракта головного мозга, для получения которого использовали способ В.П. Скипетрова (1969). Агрегацию тромбоцитов регистрировали оптическим методом с помощью двулучевого агрегометра THROMLITE 1006 производства СП «БиоХимМак» (Москва). Определяля сорбционную способность эритроцитов (Тогайбаев А. А. и др., 1988), деформабельность эритроцитов (Федорова З. Д., 1986). Изучение жесткости эритроцитарных мембран производилось по способу О. М. Моисеевой с соавт. (1990). Психосоматический статус животных оценивали по Л.М. Мочкиной и Е.Н. Осиповой (2006) в собственной модификации.

Статистическую обработку полученных данных производили общепринятыми методами статистики с определением достоверности различий между данными в опытных и контрольной группах на основе расчета критерия Стьюдента и ч², корреляционную связь оценивали по критерию r. Выявленные закономерности и связи изучаемых параметров между группами и признаками были значимыми при вероятности безошибочного прогноза р = 95 % и более.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследованиями установлено, что модель острого перитонита была адекватной для решения поставленных задач: у животных развивался тяжелый синдром эндогенной интоксикации. Показатели молекул средней массы ( = 254 нм и = 280 нм) существенно превосходили норму на 77,04-136,54 и 54,66-137,05 % (р < 0,05) соответственно. Достоверно возрастало содержание гидрофобных токсинов в плазме крови: отмечалось снижение общей и эффективной концентрации альбумина, а также резерва его связывания относительно нормы на 18,96-30,63 и 34,11-52,60, 22,21-50,00 % (р < 0,05) соответственно. Определение индекса токсичности плазмы крови показало увеличение данного параметра на 158,18-336,36 % (р < 0,05).

В последние десятилетия заметно возрос интерес исследователей к нарушениям липидного обмена при различных патологических процессах (Тимушева Ю.Т. и др., 1998; Кацадзе М.А., 2001; Савельев В.С. и др., 2008; Luo Z.Y. et al., 1992). Особое место среди органов-мишеней эндотоксинов занимает головной мозг. Особенности микроструктурной организации и химизма его ткани определяют важнейшую роль липидов в функционально-метаболическом статусе органа. Теме нарушений в липидном гомеостазе и выявлению причин и механизмов разбалансировки в системе «прооксиданты - антиоксиданты» в мозге в современных научных публикациях уделяется большое внимание. Однако вопросы патогенеза, особенности развития нарушений в мозге, а также системы регулирования этого процесса остаются открытыми (Шустанова Т.А. и др., 2001). Кроме того, недостаточно изучена проблема дислипидных явлений в головном мозге при эндотоксикозе.

Известно, что лабильность возбудимых нервных структур связана с интенсивностью свободнорадикальных реакций. Перекисное окисление липидов является одним из важных и физиологически значимых механизмов модификации липидного состава и, следовательно, функциональной активности клеточных образований головного мозга (Азизова О.А., Власова И.И., 1993). Изучение выраженности процессов липопепреокисления и активизации ферментов в ткани головного мозга при синдроме эндогенной интоксикации показало существенное увеличение содержания продуктов липопереокисления (уровни спонтанного и индуцированного МДА в ткани головного мозга на фоне развития выраженного эндотоксикоза возрастали на 28,14-188,33 и 21,35-72,99 % (р<0,05) соответственно) и активности ФЛ А₂ на 92,31-117,95 % (р < 0,05). Было установлено и достоверное снижение активности собственного антиоксидантного фермента СОД на 31,90-59,05 % (р < 0,05). Следует отметить, что при выбранной модели эндотоксикоза данные процессы достигали апогея уже на 1-3-и сутки течения патологического процесса, что было сопоставимо с динамикой эндогенной интоксикации.

Неоспорим тот факт, что липопереокисление и активность фосфолипаз являются одними из основных факторов модификации липидного состава биомембран различных тканевых структур (Владимиров Ю.А., 1980). Изучение липидного спектра биомембран клеточных структур головного мозга показало существенное его нарушение на фоне выраженного эндотоксикоза, что проявилось в увеличении уровней лизоформ фосфолипидов на 97,08-155,85 % (р < 0,05), СЖК - на 12,34-70,43 % (р < 0,05), понижении содержания СФ на 12,55-20,72 % (р < 0,05), ХС - на 10,49-26,40 % (р < 0,05), ФХ - на 18,24-27,22 % (р < 0,05). Особо выделим значительные модификации фосфолипидного состава биомембран клеточных структур головного мозга, которые были зафиксированы в виде прогрессивного снижения содержания ФХ и роста удельного веса фракции ЛФЛ (рис. 1).

Рис. 1. Состав липидов ткани головного мозга при токсическом поражении органа (* - достоверность отличия показателей по отношению к норме при p 0,05)

Известно, что рост содержания СЖК и ЛФЛ становится деструктивным фактором, поскольку эти соединения в больших количествах обладают хаотропным действием, оказывая структурно-деформирующий эффект на мембранные структуры клеток крови, печени и других органов, вызывая окислительную модификацию. Обнаруженные дислипидные явления в тканевых структурах головного мозга свидетельствуют о выраженных мембранодестабилизирующих процессах в органе при эндотоксикозе, что, безусловно, является одним из важнейших патогенетических факторов токсического поражения ЦНС.

Особо подчеркнем, что нами установлена достоверная корреляционная зависимость интенсивности ПОЛ и активности ФА₂ в ткани головного мозга с дислипидными явлениями в органе. Существенные модификации фосфолипидной матрицы биомембран клеточных структур головного мозга были тесно сопряжены со значительной выраженностью липопереокисления в головном мозге при эндотоксикозе. Данный факт находит обоснование и в научной литературе: в работах Т.П. Кулагиной с соавт. (2004) и Th. Simmet (1990) отмечено, что в головном мозге существуют условия, необходимые для интенсивного протекания процессов ПОЛ. Значимость фосфолипазных систем в прогрессировании мембранодестабилизирующих явлений, как показали наши исследования, также подтверждается снижением содержания ФХ при достоверном росте СЖК и ЛФЛ. Таким образом, опыты продемонстрировали, что развитие эндотоксикоза сопровождается значительным нарушением структурно-метаболического статуса головного мозга, причем деструкция липидов клеточных мембран головного мозга, как установлено при статистической обработке полученных данных, коррелирует с выраженностью эндогенной интоксикации.

Известно, что одним из факторов, усугубляющих дисметаболические явления в тканях, является нарушение микроциркуляции, существенным патогенетическим механизмом которого выступают расстройства системы гемостаза. Многочисленными исследованиями показано, что повышение свертывающей способности крови при различных патологических состояниях, в том числе при эндотоксикозе, обусловлено поступлением в кровоток большого количества тромбогенных субстанций, источниками которых могут выступать не только компоненты мембран эндотелия и форменных элементов крови, но и клеточных структур различных органов (Баркаган З.С., 1988; Дмитриев В.В., 1991).

Изучение гуморального компонента системы гемостаза локального кровотока показало, что на фоне эндотоксикоза отмечаются существенные гемостатические расстройства в виде роста коагуляционного потенциала и угнетения фибринолиза в плазме крови яремной вены. Было установлено, что время свертывания, рекальцификации, каолиновое и протромбиновое время достоверно снижались относительно нормы на 15,94-25,76, 23,43-32,13, 18,87-0,82 и 23,03-42,43 % (р < 0,05) соответственно. Определение показателей антикоагулянтной системы крови выявило, что содержание антитромбина III, тромбиновое время и толерантность плазмы к гепарину уменьшались по сравнению с исходом на 9,36-29,22, 14,52-26,13 и 13,00-23,13 % (р < 0,05) соответственно. Динамика показателей фибринолитической активности плазмы была следующей. Время эуглобулинового фибринолиза удлинялось и превышало норму на 13,78-22,21 % (р<0,05), спонтанный фибринолиз снижался на 21,89-27,88 % (р < 0,05). Уровни фибриногена и продуктов его деградации превосходили норму на 21,75-36,16 и 21,16-71,30 % (р < 0,05) соответственно.

При оценке состояния коагуляционно-литической системы тканевых структур самого головного мозга, производившейся путем добавления экстрактов головного мозга в плазму крови in vitro, установлено существенное прокоагулянтное их действие, что, учитывая высокую тромбогенность мембранных компонентов, еще раз подтверждает существенную интенсификацию мембранодеструктивных явлений в органе. Согласно данным литературы, подобные изменения в свертывающей системе выступают одним из факторов, усугубляющих нарушения гемодинамики и микроциркуляции, результатом которых могут явиться тканевая гипоксия и нарушение энергетического метаболизма, влекущие за собой каскад патологических реакций, утяжеляющих течение основного заболевания (Попов В.А., 1985; Асанов О.Н. и др., 1990; Власов А.П. и др., 2008).

При выраженном эндотоксикозе значительно ограничиваются возможности естественных механизмов детоксикации, важнейшим компонентом которых выступает монооксигеназная детоксицирующая система печени (Пальцев М.А., Аничков Н.М., 2000; Лысова Н.Л., 2001; Schiff E., 1993; Deventer S.J. et al. 1998; Wang Z.H. et al. 1996). Подробное изучение патогенетических основ формирования печеночной дисфункции при токсическом поражении печени представляет особый научно-практический интерес в связи со значимостью нарушений функционально-метаболического статуса печени в прогрессировании эндотоксикоза и, следовательно, усугублении патологического процесса в головном мозге.

Проведенные исследования показали, что при выраженном эндотоксикозе отмечается существенное нарушение функциональной активности печени, проявляющееся в снижении ее детоксикационной и пигментрегулирующей функций, зафиксированном нами в виде увеличения содержания токсических продуктов азотистого обмена (уровень креатинина возрастал на 30,54-71,06 % (р < 0,05)) и билирубина в плазме крови на 41,61-65,58 % (р < 0,05). Кроме того, значительное повышение активности внутриклеточных ферментов на 67,03-106,02 % (р < 0,05) в плазме крови свидетельствует о прогрессировании цитолитического синдрома в печени. Данный факт отмечен и в литературе: согласно работам А.В. Федосеева с соавт. (1999), развитие синдрома эндогенной интоксикации почти всегда сочетается с печеночной недостаточностью и гибелью гепатоцитов.

Было установлено, что нарушение функциональной активности печени коррелировало с расстройством липидного метаболизма органа. Изучение выраженности процессов липопепреокисления и активизации ферментов в ткани печени при синдроме эндогенной интоксикации показало, что на фоне выраженного интоксикационного синдрома отмечалось значительное увеличение интенсивности процессов ПОЛ (уровни ДК и МДА возрастали на 184,38-275,00 и 40,18-162,73 % (р < 0,05) соответственно) и активности ФЛ А₂ (на 141,74-206,09 %) в тканевых структурах печени при достоверном снижении активности антиоксидантного потенциала ткани органа на 33,46-45,21 % (р < 0,05). Максимальной выраженности данные процессы достигали уже на первые сутки эксперимента, что коррелировало с динамикой интенсивности эндотоксикоза.

Изучение липидного состава показало существенные модификации липидного спектра биомембран клеточных структур печени при эндотоксикозе, которые выражаются в снижении содержания фосфолипидов на 29,77-34,04 % (р < 0,05) и увеличении удельного веса фракций СЖК на 70,33-134,21 % (р < 0,05), моно- и ТАГ - на 37,73-47,85 и 46,27-76,22 % (р < 0,05) соответственно, ЭХ - на 31,58-46,64 % (р < 0,05). При исследовании качественного состава фосфолипидной матрицы биомембран клеточных структур печени выявлено значительное увеличение содержания ЛФЛ на 889,80-1626,53 % (р < 0,05). Дислипидные явления в ткани печени регистрировались уже с 1-х суток развития выраженного эндотоксикоза.

Таким образом, следует отметить, что в динамике эксперимента выраженность печеночной дисфункции коррелировала с интенсивностью мембранодеструктивных процессов в ткани органа, определяемых по существенной модификации липидного компонента биомембран клеточных структур. Согласно литературным данным, агрессия эндотоксинов вызывает изменения гистоструктуры гепатоцитов, интенсивности синтеза ДНК в гепатоцитах и их пролиферации, а также содержания в них гликогена, блокаде метаболизма гепатоцитов уже на ранних стадиях развития заболевания (Раззаков С.М. и др., 1990). Проведенные исследования являются еще одним подтверждением значимости нарушений липидного обмена в цепи патологических изменений в тканевых структурах печени. Установлено, что дислипидные явления в органе были тесно сопряжены с интенсификацией ПОЛ и активизацией ФЛ А₂, что указывает на важность данных процессов в патогенезе печеночной дисфункции при эндотоксикозе.

Работами В.В. Чаленко с соавт. (1990) показано, что система крови активно реагирует на компоненты эндотоксикоза за счет способности связывать токсические субстанции, характерной не только для альбуминов плазмы, но и для форменных элементов крови. Изучение функциональной активности эритроцитов и тромбоцитов показало, что на фоне выраженного синдрома эндогенной интоксикации отмечаются существенные модификации морфофункционального статуса эритроцитов и тромбоцитов, что было зафиксировано в виде уменьшения деформабельности на 20,27-60,81 % (р < 0,05), увеличения жесткости и неспецифической проницаемости мембран эритроцитов на 12,67-31,17 и 17,69-50,52 % (р < 0,05) соответственно (рис. 2), а также в виде повышения агрегационной активности тромбоцитов (степень агрегации тромбоцитов превосходила норму на 46,92-96,77 % (р < 0,05), скорость агрегации - на 227,74-409,49 % (р < 0,05), время агрегации укорачивалось на 31,78-44,76 % (р < 0,05)). Указанные изменения отмечались уже через сутки от момента моделирования патологического процесса.

Рис. 2. Динамика показателей функциональной активности эритроцитов при эндотоксикозе (* - достоверность отличия по отношению к норме p 0,05)

Изучение выраженности процессов липопереокисления и активизации ферментов в эритроцитах и тромбоцитах при синдроме эндогенной интоксикации показало значительное увеличение интенсивности процессов ПОЛ и активности ФА₂ при достоверном снижении активности антиоксидантных ферментов в форменных элементах крови. Известно, что в эритроцитах имеются все предпосылки для ферментативной и неферментативной генерации активных форм кислорода в большом объеме (Збровская И.А., Банникова М.В., 1995; Сторожук П.Г., Сторожук А.П., 1998). В результате исследований было выявлено, что содержание первичных и вторичных продуктов пероксидации липидов в эритроцитах на фоне развития выраженного эндотоксикоза значительно возрастало на 22,97-37,84 и 123,43-184,27 % (p < 0,05) соответственно. Экспериментально установлено существенное увеличение активности ФА₂ в эритроцитах при эндотоксикозе на 366,67-592,86 % (р < 0,05). Уровень активности СОД в них уменьшался по сравнению с нормой на 28,12- 61,25 % (р < 0,05).

Исследование состояния липидмодифицирующих факторов в тромбоцитах показало, что на фоне выраженного синдрома интоксикации отмечается существенное увеличение интенсивности процессов пероксидации липидов, активности фосфолипазных систем, снижение антиоксидантной защиты. Было обнаружено, что уровни ДК и МДА возрастали относительно нормы на 95,83-162,50 и 82,54-135,45 % (p < 0,05) соответственно. Активность ФЛ А₂ тромбоцитов возрастала на 128,85-307,05 % (р < 0,05), СОД - уменьшалась на 33,70-54,70 % (р < 0,05). Максимальной выраженности данные изменения достигали на первые сутки течения патологического процесса, что коррелировало с динамикой интенсивности эндотоксикоза. головной мозг липидный обмен

Изучение липидного спектра мембран форменных элементов крови показало, что на фоне эндотоксикоза отмечаются существенные модификации липидного спектра биомембран эритроцитов и тромбоцитов. Так, в липидном спектре эритроцитов отмечалось достоверное увеличение содержания ТАГ, СЖК и ЭХ на 23,99-46,85, 17,33-76,99 и 22,04-42,32 % (р < 0,05) соответственно и снижение уровней ХС и СФ на 10,68-15,78 и 11,51-14,29 % (р < 0,05) соответственно, в спектре последних существенно возрастало содержание ЛФЛ на 102,48-228,93 % (р < 0,05). Модификации липидного состава биомембран тромбоцитов были таковы: содержание СФ и ЭХ снижалось на 18,63-28,20 и 21,98-45,68 % (р < 0,05) соответственно, количество СЖК и ХС возрастало на 76,98-91,40 и 58,46 - 79,83 % (р < 0,05) соответственно, показатель ЛФЛ повышался на 382,35-493,14 % ( р< 0,05), уровень ФС и ФИ уменьшался на 30,91-41,14 и 22,21-41,52 % (р < 0,05) соответственно.

Таким образом, развитие выраженного синдрома эндогенной интоксикации неизбежно отражалось на морфофункциональном статусе форменных элементов крови, и это очевидно, учитывая тот факт, что система крови первой реагирует на компоненты эндотоксикоза (Чаленко В.В. и др., 1990). Уменьшение деформабельности у увеличение жесткости и неспецифической проницаемости эритроцитов, зарегистрированные в наших исследованиях, как известно, снижают способность к продвижению в капиллярах, увеличивают вероятность сладж-феномена, определяя нарушения микроциркуляции и обеспечения органов и тканей кислородом (Бессмельцев С.С. и др., 2004; Преснякова М.В. и др., 2005; Терехина Н.А и др., 2005). Зафиксированное значительное возрастание агрегационной способности тромбоцитов, согласно данным литературы, могло выступать одним из факторов запуска каскада гемостазиологических реакций, приводящих в итоге к гиперкоагуляции, микротромбообразованию, нарушению питания тканей и прогрессированию патологического процесса (Бышевский А.Ш., 1994; Jennings P.E. et al., 1991). Отсюда неоспоримой представляется значимость нарушений функционального состояния эритроцитов и тромбоцитов в усугублении токсического поражения головного мозга как органа, наиболее чувствительного к расстройствам кислородообеспечения.

Корреляционный анализ показал, что нарушение функциональной активности эритроцитов и тромбоцитов определяется развитием дислипидных явлений в клетках крови. Данный факт находит литературное подтверждение: по данным М.К. Соболева и В.И. Шарапова, увеличение количества насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот и снижение содержания полиненасыщенных приводит к увеличению «жесткости» мембраны и уменьшению деформабельности эритроцитов. Кроме того, согласно работам Г.В. Андреенко с соавт. (1986) и В.С. Гуревич с соавт. (1992), комплекс биохимических изменений в составе липидов тромбоцитов лежит в основе роста агрегационной их активности. Следует подчеркнуть, что модификация липидного спектра биомембран эритроцитов и тромбоцитов была тесно сопряжена с интенсивностью процессов ПОЛ и активизацией фосфолипазных систем.

Изучение психосоматического состояния животных выявило, что после моделирования патологического процесса данный показатель снизился на 41,27 % (р < 0,05). На первые сутки течения острого перитонита он продолжал снижаться и составлял 52,39 % (р < 0,05) от нормы. На последующих этапах эксперимента психосоматический статус подопытных животных начинал восстанавливаться, но оставался существенно ниже нормы (на 36,20 и 17,61% (р < 0,05) соответственно на третьи и пятые сутки динамического наблюдения).

В заключение контрольной серии экспериментов отметим, что развитие выраженного интоксикационного синдрома приводит к деструкции липидов мембран клеточных структур головного мозга. Установлено, что повреждающим фактором фосфолипидного бислоя мембран клеточных структур выступает возрастание стационарного уровня эндогенных пероксидов липидов и активности ФА₂ при достоверном снижении собственного антиоксидантного потенциала ткани головного мозга. Показано, что наиболее значимыми проявлениями нарушений липидного обмена органа при эндогенной интоксикации становятся рост уровней лизоформ фосфолипидов, СЖК, понижение содержания СФ, ХС, ФХ.

Другим механизмом реализации токсического поражения мозга, приводящим к прогрессированию мембранодеструктивных явлений, согласно проведенным исследованиям, выступает нарушение коагуляционно-литического потенциала тканевых структур головного мозга в сторону увеличения свертывающего потенциала и понижения фибринолитической активности, что неизбежно усугубляет нарушения микроциркуляции и трофики тканей головного мозга, приводя к прогрессированию свободнорадикальных процессов липопероксидации.

Немаловажную роль в нарушении процессов гемостаза, микроциркуляции и кислородообеспечения тканей головного мозга сыграли функциональные расстройства тромбоцитов и эритроцитов при эндотоксикозе, которые, как показали наши исследования, были тесно сопряжены с нарушением липидного метаболизма фосфолипидного бислоя их мембран.

Следует отметить и значительную роль печеночной дисфункции в прогрессировании эндотоксикоза, а следовательно, и токсического поражения головного мозга. Выявлено, что нарушение функциональной активности гепатоцитов коррелировало с дислипидными явлениями в ткани печени (рис. 3).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Схема патогенеза токсического поражения головного мозга

Таким образом, анализ полученных фактов позволяет увидеть, что при эндотоксикозе центральным звеном в нарушении метаболического состояния головного мозга, дисфункциональных явлений со стороны печени, клеток крови, системы гемостаза выступают расстройства липидного обмена, а это определяет основное направление корригирующего вектора патогенетической терапии.

Учитывая, что тканевые структуры различных отделов головного мозга весьма чувствительны к оксидативному стрессу из-за высокого содержания ненасыщенных жирных кислот (Gzabert Y. et al., 1980), рациональным представляются коррекция и/или предупреждение прогрессирования дислипидных явлений путем включения в терапию лечебных агентов, способных контролировать интенсивность ПОЛ и активность фосфолипазных систем. Из большого числа препаратов, обладающих антиоксидантным эффектом, наш выбор пал на производные 3-оксипиридина (эмоксипин, мексидол, этоксидол), которые в настоящее время находятся в центре внимания экспериментаторов и клиницистов. Нами установлено, что при остром перитоните на фоне использования данных препаратов существенно снижается выраженность синдрома эндогенной интоксикации. Так, при применении этоксидола было зарегистрировано достоверное относительно контроля уменьшение содержания гидрофильных токсических продуктов в плазме крови на 14,54-31,49 % (р < 0,05), гидрофобных - на 11,26 - 36,99 % (р < 0,05), индекс токсичности плазмы крови уменьшался на 25,40-47,93 % (р < 0,05). Указанные положительные изменения регистрировались с первых суток терапии (рис. 4). Применение лазеротерапии давало менее выраженный детоксикационный эффект, отмечавшийся с 3-5-х суток лечения.

Рис. 4. Некоторые показатели эндогенной интоксикации на фоне применения этоксидола (* - достоверность отличия показателей по отношению к контролю p 0,05; к - данные контрольной группы исследований; о - данные опытной группы исследований)

Исследования показали, что использование антиоксидантов эффективно в снижении выраженности мембранодеструктивных явлений в ткани головного мозга.

Экспериментально установлено, что эмоксипин, мексидол и этоксидол обладают способностью существенно повышать емкость антиоксидантной защиты липидов биомембран, тем самым относительно быстро (в течение трех суток) модифицируя химический состав липидов клеточных структур головного мозга. Так, на фоне применения этоксидола при эндотоксикозе отмечалось уменьшение содержания МАГ, ДАГ, ХС и СЖК в ткани головного мозга относительно контроля на 36,93, 32,03-42,30, 25,99 и 16,20-21,11 % (р < 0,05) соответственно на 3-5-х сутки терапии.

Концентрация СФ, ЭХ и ТАГ достоверно возрастало по сравнению с результатами контрольной группы исследования на 14,10-16,27, 44,52-82,10 и 39,18-74,67 % (р < 0,05) соответственно. Удельный вес лизоформ фосфолипидов, ФИ в тканевых структурах головного мозга уменьшался по сравнению с контролем на 20,80-28,85, 19,73-26,29 % (р < 0,05) соответственно. Уровень ФХ, ФЭА на фоне применения этоксидола повышался по сравнению с контрольными данными на 22,94-24,32, 115,87 % (р < 0,05) соответственно.

Таким образом, применение этоксидола в терапии эндотоксикоза приводит к улучшению результатов лечения в аспекте коррекции липидного спектра клеточных структур головного мозга, что предупреждало прогрессирование мембранодеструктивных явлений как основы функционально-метаболических расстройств пораженного органа. Положительный липидрегулирующий эффект этоксидола и других исследованных представителей группы (эмоксипина и мексидола) был зафиксирован уже на 3-и сутки терапии.

Применение лазеротерапии также сопровождалось коррекцией липидного метаболизма в органе, но реализация положительного лечебного эффекта отмечалась лишь к концу терапии (на пятые сутки).

Подчеркнем, что использование комбинации этоксидола и внутрисосудистого лазерного облучения крови сопровождалось максимальным липидкорригирующим эффектом, реализация которого регистрировалась уже с 3-х суток терапии, а к конечному этапу динамического наблюдения некоторые показатели липидного спектра тканевых структур головного мозга достигали исходных значений (рис. 5).

Р и с. 5. Состав липидов ткани головного мозга при токсическом поражении органа на фоне применения этоксидола и лазеротерапии (* - достоверность отличия показателей по отношению к контролю при p 0,05; к - данные контрольной группы исследований; о - данные опытной группы исследований)

Исследованиями показано, что восстановление качественных и количественных характеристик фосфолипидной матрицы мембран клеток головного мозга сопряжено со способностью исследованных лечебных агентов уменьшать уровень эндогенных пероксидов и детергентных форм липидов, а также угнетать активность фосфолипазных систем (r = 0,85 - 0,99): при действии антиоксидантов происходит быстрое снижение стационарного их уровня, при лазеротерапии-замедленное (показатели спонтанного и индуцированного МДА снижались относительно контроля на конечном сроке лазеротерапии на 43,96 и 9,48 % соответственно, активность ФЛ А₂ - на 21,05 %).

Особый интерес представляет тот факт, что восстановление липидного состава клеточных структур головного мозга происходит замедленно (!) относительно коррекции показателей выраженности эндотоксикоза и на начальных этапах периода наблюдения не сопряжено с падением уровня токсических продуктов в плазме крови, что подтверждает корреляционный анализ (r = 0,12-0,62). Это свидетельствует о высокой толерантности, а при длительном воздействии токсического агента - о необратимости изменений липидного спектра биомембран клеточных структур головного мозга, определяя важность своевременного применения эффективной патогенетической терапии в предупреждении прогрессирования токсического поражения головного мозга, а следовательно, развития фатальных осложнений. Таким образом, своевременная коррекция липидного метаболизма тканевых структур головного мозга является важнейшим фактором эффективности лечения токсического поражения головного мозга.

Установлено, что изученные лечебные агенты при токсическом поражении головного мозга приводят к коррекции расстройств системы гемостаза, однако такого рода эффект был разной степени выраженности. Использование лазеротерапии выявило достаточно высокую ее эффективность в снижении коагуляционного потенциала плазмы крови и увеличении антикоагулянтной и фибринолитической активности последней (рис. 6), что находит подтверждение и в литературных данных (Корочкин И.М. и др., 1988; Яковлева Н.Е. и др., 1997; Кошелев В.Н. и др., 1998).

Рис. 6. Показатели системы свертывания крови локального кровотока при токсическом поражении головного мозга на фоне лазеротерапии (* - достоверность отличия показателей по отношению к контролю при p 0,05; к-данные контрольной группы исследований; о - данные опытной группы исследований)

На фоне применения лазеротерапии время свертывания крови, рекальцификации, каолиновое и протромбиновое время достоверно удлинялись относительно контроля на 13,89-18,49, 36,89, 21,09 и 40,96 % (р < 0,05). Содержание антитромбина III в плазме крови локального кровотока возрастало относительно контроля на 11,94-18,81 % (р < 0,05). Толерантность плазмы к гепарину превосходила контроль на 21,09-35,75 % (р < 0,05). Исследования фибринолитической активности крови показали, что эуглобулиновый фибринолиз на фоне лазеротерапии уже на третьи сутки динамического наблюдения был сопоставим с нормой, снижаясь относительно контроля на 17,97 % (р < 0,05). Уровень спонтанного фибринолиза был выше такового в контрольной группе исследования на 23,42-36,32 % (р < 0,05). Показатель продуктов деградации фибриногена восстанавливался на пятые сутки лазеротерапии, уменьшаясь относительно контроля на 19,76 % (р < 0,05). Вязкость крови начинала снижаться с третьих суток эксперимента и была ниже контроля на 18,38 и 13,20 % (р < 0,05) соответственно на 3-и и 5-е сутки терапии

Экспериментально установлено, что при лазеротерапии менялось состояние коагуляционно-литической системы самих тканевых структур головного мозга. Так, время рекальцификации плазмы при добавлении экстракта тканей головного мозга удлинялось по сравнению с контролем на 35,83-62,62 % (p < 0,05), каолиновое время - на 33,91-56,59 % (p < 0,05), протромбиновое время - на 17,48 % (p < 0,05), к 5-м суткам достоверно не отличаясь от нормы. Тромбиновое время на фоне лазеротерапии после добавления экстракта головного мозга восстанавливалось с 1-х суток терапии и было выше контроля на 16,43-12,32 % (p <0,05). На фоне лазеротерапии отмечено восстановление фибринолитической активности тканевых структур головного мозга. Так, время эуглобулинового фибринолиза по сравнению с контролем укорачивалось на 12,00-17,50 %.