Введение к работе
Актуальность проблемы. Медикосоциальная значимость тяжелой черепно-мозговой травмы связана с высокой частотой её возникновения, а в последующем длительной нетрудоспособностью, частой инвалидизацией, высокой смертностью, особенно среди лиц молодого и среднего возраста (Яхно Н.Н., Штульмана Д.Р., 2003; Верещагин Н.В. и соавт., 1996, 1997; Суслина З.А., 1999, 2000; Гусев Е.И. и соавт, 2001; Лебедев В.В., Крылов В.В., Сувалян А.Г., 1997; Агаева, К.Ф., 2001; Halliwell, B., 1981). Среди пострадавших от черепно-мозговой травмы (ЧМТ) 92% составляют люди трудоспособного возраста. Тяжелая ЧМТ требует длительного лечения и больших финансовых затрат.
Для острого периода ЧМТ характерна значительная активация гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы и иммунодепрессия, что расценивается как проявление стресса (Минкин Л.Н., 1988). Стресс, вызванный ЧМТ, развивающаяся ишемия, сопровождаются усилением продукции активных форм кислорода (АФК), интенсификацией процессов свободно-радикального окисления (СРО), что в свою очередь способствует активации антиоксидантной системы (АОС) организма. Соотношение про- и антиоксидантных систем во много определяет дальнейшие адаптивные возможности организма, «цену» адаптации, исходы заболевания (срыв адаптационных механизмов или адаптацию – приспособление к новым условиям).
При ЧМТ создаются условия для активации СРО. Головной мозг восприимчив к окислительному стрессу в связи с высоким потреблением кислорода мозговой тканью. Потенцированию окислительного стресса в тканях головного мозга способствует большое количество катехоламинов, фосфолипидов, олеиновой кислоты, Fe2+, высокое отношение липиды/белки, усиление метаболизма арахидоновой кислоты, образование пероксинитрита, перепроизводство NO`, низкое содержание в ликворе трансферрина и церулоплазмина, низкое количество витамина А, крайне низкая активность глутатионпероксидазы и, почти, полное отсутствие каталазы (Барабой В.А., 2006).
Оксидативное повреждение нервной ткани приводит к дезорганизации клеточных мембран, изменению активности мембраносвязанных ферментов и, в конечном итоге, к апоптозу и гибели клеток (Барабой В.А., 2006; Биленко М.В., 1989; Львовская Е.И., 1998). Окислительная деструкция клеточных мембран рецепторного аппарата, нарушение метаболизма гормонов, нейротрансмиттеров и т.д., прежде всего, связаны со СРО липидов и белков. Активация процессов СРО является общей реакцией мозга на повреждение. Свободно-радикальные процессы (СРП) объективно характеризуют тяжесть патологического процесса и физиологического напряжения травмированного мозга (Никушкин Е.В., 1989; Суткова Д.А., 1992). По мере активации СРП, нарастает степень дезинтегративных преобразований мембранных структур клеток, существенно нарушается их функция, (Никушкин Е.В., 1989) что может являться причиной более тяжелого течения черепно-мозговой травмы (ЧМТ) (Крыжановский Г.Н., 1997).
В большинстве работ посвященных изучению СРО при ЧМТ приводятся данные, касающиеся процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) (Сумная Д.Б., 2003; Кучин Д.Г., 2005; Садова В.А., 2008), не беря во внимание окислительную деструкцию белков. До настоящего времени практически отсутствуют работы, в которых одновременно исследуются процессы ПОЛ и окислительной модификации белков (ОМБ), что затрудняет оценку соотношения их уровней. Весьма противоречивы данные о липопероксидации при ЧМТ, особенно в первые две недели острого периода. В связи с этим чрезвычайно актуальным становиться рассмотрение параметров липидной пероксидации, окислительной модификации белков, активности про- и антиоксидантных ферментов, изменений фосфолипидного состава, а также их сравнительной характеристики у пациентов разных возрастных групп с тяжелой ЧМТ, исходом которой являлись благоприятные и летальные исходы. Данное исследование позволит повысить точность прогноза и обеспечит более эффективный контроль над течением и терапией тяжелых травм головного мозга.
Цель исследования: определить соотношение уровней процессов перекисного окисления липидов и окислительной модификации белков, активность про- и антиоксидантных ферментов в динамике острого периода тяжелой черепно-мозговой травмы у пациентов разных возрастных групп с разным исходом травмы.
Задачи исследования
-
Оценить динамику содержания гептан- и изопропанолрастворимых продуктов перекисного окисления липидов в крови и ликворе больных разных возрастных групп с разным исходом острого периода тяжелой черепно-мозговой травмы.
-
Определить уровень окислительной модификации белков плазмы крови больных разных возрастных групп в острый период тяжелой черепно-мозговой травмы.
-
Оценить изменение уровня аскорбат-индуцированного перекисного окисления липидов в крови и ликворе больных разных возрастных групп с разным исходом острого периода тяжелой черепно-мозговой травмы.
-
Исследовать динамику изменения в крови активности про- и антиоксидантных ферментов у больных разных возрастных групп с разным исходом острого периода тяжелой черепно-мозговой травмы.
-
Изучить фосфолипидный спектр плазмы крови больных в острый период тяжелой черепно-мозговой травмы.
Научная новизна. Впервые изучено соотношение свободно-радикального окисления липидов и белков, а так же про- и антиоксидантных ферментов у пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой разных возрастных групп и разным исходом травмы. Показано, что в остром периоде тяжелой черепно-мозговой травмы происходит разнонаправленное изменение содержания продуктов перекисного окисления липидов и окислительной модификации белков. Перекисное окисление липидов и окислительная модификация белков находятся в реципрокных отношениях в острый период тяжелой черепно-мозговой травмы (на протяжении первых 14 суток). Впервые установлены возрастные различия в содержании окислительно-модифицированных белков при тяжелой черепно-мозговой травме: постепенное нарастание спонтанно карбонилированных белков к 8-14 суткам у пациентов 20-39 лет и волнообразное (снижение на 1-3 сутки с последующим повышением к 4-7 и повторное снижение к 14 суткам) у пациентов 40-59 лет.
Установлено, что острый период тяжелой черепно-мозговой травмы сопровождается повышением индуцированного перекисного окисления липидов. Наиболее выраженное повышение уровня антиокислительной активности у пациентов 20-39 лет выявлено в крови, у пациентов 40-59 лет в ликворе. Впервые установлено, что у пациентов с летальным исходом «среднее» содержание липопероксидов в крови и ликворе ниже, чем у пациентов с благоприятным исходом.
Впервые показано, что наступлению летального исхода предшествовало снижение содержания гептанофильных липопероксидов в сыворотке крови ниже уровня контрольной группы. Выявлено, что в случае летальных исходов наблюдалось снижение уровня антиокислительной активности в сыворотке крови и антиокислительной активности-2 в ликворе.
Показано, что при тяжелых черепно-мозговых травмах происходит повышение активности антиоксидантных ферментов (глутатионпероксидазы и каталазы) на фоне снижения активности супероксиддисмутазы. Впервые показано, что в случае летальных исходов наблюдался более выраженный прирост активности глутатионпероксидазы, более выраженное снижение активности каталазы и супероксиддисмутазы. Выявлен значительный рост активности ксантиноксидазы при тяжелой черепно-мозговой травме. Установлено, что прирост активности ксантиноксидазы на 4-7 сутки более чем в 3,7 раза, а на 8-14 сутки более чем в 4,3 раза является прогностически неблагоприятным признаком.
Установлено, что изменение фосфолипидного спектра плазмы крови на 1-3 сутки при тяжелой черепно-мозговой травме проявляется снижением содержания общих фосфолипидов, фосфатидилхолина, на фоне увеличения сфингомиелина, фосфатидилсерина, кардиолипина, лизофосфатидилхолина.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость данного исследования, прежде всего, заключается в том, что оно пополняет существующее научное знание об особенностях процессов липопероксидации, окислительной модификации белков, их соотношении, уровнях индуцированных ПОЛ и ОМБ, активности про- и антиоксидантных ферментов при тяжелой черепно-мозговой травме. Полученные в работе данные могут применяться с целью оценки эффективности проводимой терапии, прогноза исхода, контроля за состоянием пациентов.
Внедрение результатов в практику. Основные положения данной работы используются при обучении студентов на кафедрах биохимии УралГУФК и ЧелГМА, кафедре травматологии и ортопедии ЧелГМА. Результаты данных исследований внедрены в практику работы отделений НУЗ ДКБ на станции Челябинск ОАО РЖД, ОКБ №3 и ОКБ №1.
-
Первые две недели тяжелой черепно-мозговой травмы характеризуются реципрокными отношениями между перекисным окислением липидов и окислительной модификацией белков.
-
Усиление перекисного окисления липидов сопряжено с увеличение окисляемости липидов.
-
Повышение активности ксантиноксидазы ассоциировано с приростом липопероксидов и является маркером тяжести состояния пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой.
-
Параллельное определение продуктов свободно-радикального окисления липидов и белков на базальном и индуцированном уровнях, активности ксантиноксидазы и супероксиддисмутазы позволит повысить эффективность контроля за проводимой терапией, улучшит прогнозирование исходов тяжелой черепно-мозговой травмы.
Апробация работы. Основные положения доложены на: Восьмой научно-практической конференции молодых ученых УралГУФК (Челябинск, 2009); Российской конференции, посвященной 80-летию со дня рождения Р.И. Лившица, приуроченной к 65-летию Челябинской государственной медицинской академии «Актуальные проблемы теоретической и прикладной биохимии» (Челябинск, 2009); Седьмой международной научно-практической конференции «Новые достижения европейской науки» (София, 2011); Российской научно-практической конференции «Фундаментальные вопросы гематологии. Достижения и перспективы», (Челябинск, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 4 в рецензируемых журналах по перечню ВАК Минобразования РФ.
Личный вклад автора. Материал, предоставленный в диссертации, обработан и проанализирован лично автором. Автор принимал непосредственное участие в проводимых обследованиях и динамическом наблюдении большинства пациентов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Полный объем диссертации – 155 страниц печатного текста, иллюстрирована 43 рисунками, 17 таблицами. Указатель литературы содержит 241 публикацию, из них 136 отечественных и 105 зарубежных.
![Перекисное окисление липидов и содержание катионных белков при лечении хронического уретрогенного простатита лазеромагнитоэлектростимуляцией [Электронный ресурс]](/i/i/4374/195450.png "Перекисное окисление липидов и содержание катионных белков при лечении хронического уретрогенного простатита лазеромагнитоэлектростимуляцией [Электронный ресурс] Леонтьев Игорь Геннадьевич")