Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Пероксидное окисление липидов и антиоксидантная защита (обзор литературы) 13
1.1. Современные представления о механизме пероксидации липидов 13
1.2. Система антиоксидантной защиты организма 18
1.2.1. Ферментативный компонент антиоксидантной системы 18
1.2.2. Неферментативный компонент антиоксидантной системы 20
1.3. Фракционный и жирнокислотный состав липидов биомембран в физиологических условиях 22
1.4. Состояние системы ПОЛ-АОЗ при патологических состояниях организма 24
1.4.1. Метаболизм липидов и липидпероксидация у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями 25
1.4.2. Особенности липидпероксидации у больных при хирургических вмешательствах 27
Глава 2. Материалы и методы исследований 34
2.1. Объем проведенных исследований 34
2.2. Методы определения показателей ПОЛ и АОЗ 38
2.2.1. Выделение липидов мембран эритроцитов, тромбоцитов и плазмы крови 38
2.2.2. Кинетический метод исследования параметров радикальной и антиоксидантной активности липидов 39
2.2.3. Определение содержания первичных продуктов ПОЛ 40
2.2.4. Определение концентрации общих липидов 41
2.2.5. Определение содержания фракций фосфолипидов и холестерина в липидах крови 42
2.3. Методы исследования показателей ферментативной антиокси дантной системы эритроцитов 44
2.3.1 Определение активности супероксиддисмутазы 44
2.3.2 Определение активности каталазы 46
2.4. Статистическая обработка результатов 47
Глава 3. Оценка метаболических эффектов комбинации анестетиков на процесс липидпероксидации крови на этапах кардиохирургической операции ... 48
3.1. Исследование процесса пероксидации липидов эритроцитарных мембран 49
3.1.1. Особенности воздействия I комбинации анестетиков на уровень липидпероксидации 50
3.1.2. Влияние II комбинации анестетиков на процесс липидпероксидации в условиях гипотермической перфузии 56
3.1.3. Эффекты III комбинации анестетиков на процесс липидпероксидации 59
3.2. Исследование процесса пероксидации липидов мембран тромбоцитов под влиянием I, II и III комбинаций анестетиков 64
3.3. Влияние I, II и III комбинаций анестетиков на уровень пероксидации липидов плазмы крови 70
Глава 4. Исследование характера влияния I и III комбинаций анестетиков на метаболизм фосфолипидов и холестерина крови на этапах кардиохирургической операции 80
4.1. Метаболические эффекты I комбинации анестетиков на динамику липолиза мембранных и плазматических липидов крови 81
4.2. Характер влияния III комбинации анестетиков на динамику липолиза мембранных и плазматических липидов крови 91
Глава 5. Состояние системы ферментативной антиок-сидантной защиты эритроцитов при воздействии компонентов общей анестезии 100
5.1 Исследование активности СОД и каталазы в условиях анестезии I и II комбинациями анестетиков на этапах операции 101
5.2. Влияние III комбинации анестетиков на активность СОД и каталазы на этапах операции 104
Заключение 106
Выводы 114
Практические рекомендации 115
Список литературы 117
- Современные представления о механизме пероксидации липидов
- Особенности липидпероксидации у больных при хирургических вмешательствах
- Особенности воздействия I комбинации анестетиков на уровень липидпероксидации
- Метаболические эффекты I комбинации анестетиков на динамику липолиза мембранных и плазматических липидов крови
Введение к работе
Актуальность исследования. В настоящее время не вызывает сомнений, что процесс пероксидации липидов (ПОЛ) играет чрезвычайно важную роль в жизнедеятельности клетки [8; 34; 35; 36; 38; 44; 115; 239; 255], т.к отражает необходимые метаболические процессы [5; 14; 45; 150; 155; 229], в том числе включает системы синтеза простагландинов, определяющие интенсивность ПОЛ в клетке [144; 175; 183; 219; 223].
Одним из наиболее важных патогенетических механизмов, связанных с процессом пероксидации, является способность образующихся свободных радикалов взаимодействовать с фосфолипидами клеточных мембран. В результате наступают структурные изменения мембран, нарушается взаимосвязь функциональной активности системы ПОЛ - антиоксидантной защиты (АОЗ), изменяется состав фосфолипидов [25; 53; 86; 98; 114; 256]. Существующая взаимообусловленность между скоростью окисления и изменением состава липидов рассматривается как физико-химическая основа гомеостаза процесса пероксидного окисления липидов [17; 31; 54; 134].
Показана взаимосвязь между гемостазом и уровнем пероксидного окисления липидов и доказана возможность взаимоусиления этих процессов. Большая роль в этом отводится антиоксидантам [37; 43; 47; 58; 59; 63; 70; 183].
Вклад процесса ПОЛ крови в развитие артериальной гипертонии, ише-мического повреждения миокарда может быть различным в зависимости от тяжести заболевания [159; 141]. Однако, во всех случаях интенсивность ПОЛ будет связана с уменьшением антиоксидантов [88; 102; 159] и сопровождаться накоплением токсических продуктов окисления [89; 167], изменением метаболизма липидов в клетке и организме в целом [94; 137]. Сердечнососудистые заболевания характеризуются развитием хронической гипоксии [80; 91; 118], лактоацидоза [153], что часто сочетается с гипергликемией и гиперхолестеринемией [130; 141], действием избытка катехоламинов [75] и большого количества лекарственных препаратов.
Лекарственные препараты, кроме основного фармакологического механизма воздействия, могут оказывать двойное действие на процесс ПОЛ биомембран. Антиоксидантные свойства обнаружены у противовоспалительных средств, спазмолитиков, антисептиков, противовирусных препаратов [7; 11; 13; 40; 143; 146].
Показано прямое воздействие анестетиков, выражающееся в их анти-оксидантном или прооксидантном эффекте, и опосредованное влияние - путем изменения метаболизма липидов, уровня гормонов, кровоснабжения тканей и органов [2; 106; 125; 132; 165; 166].
Проблема гипоксии является одной из самых актуальных в биологии и медицине. Последствия кислородной недостаточности выявляются во всех органах, тканях и клетках организма. В ряде работ авторами отмечается прямая зависимость выраженности гипоксии и интенсивности ПОЛ [126; 135; 136; 153].
Одним из факторов повышения продукции ПОЛ является гипероксия, которая часто возможна при применении эндотрахеального наркоза и интенсивной терапии с применением ИВ Л [126]. Важным при хирургическом лечении является хирургический стресс и введение больших доз биологически активных веществ за относительно короткий промежуток времени, которые могут повлечь за собой еще большее нарушение СРО. Выяснение этого вопроса особенно значимо для практической деятельности анестезиологов и реаниматологов. Не менее важно знание динамики протекания процессов ПОЛ и АОЗ в ближайшие дни после операции. Правильная оценка и своевременная коррекция этих изменений позволит избежать более глубоких нарушений, которые могут наступить во время операции или в ближайшее время после ее окончания. Именно поэтому понимание характера изменений состояния системы ПОЛ-АОЗ под влиянием компонентов анестезии, может яв- ляться одним из маркеров, который определяет выбор компонентов для адекватного анестезиологического обеспечения хирургической операции.
Цель исследования. Оценить влияние разных комбинаций анестетиков на состояние системы ПОЛ-АОЗ мембран эритроцитов, тромбоцитов и плазмы крови у больных ИБС при кардиохирургических операциях с искусственным кровообращением.
Задачи исследования:
Исследовать метаболическое влияние I комбинации анестетиков с кета-мином на показатели системы ПОЛ-АОЗ плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных ИБС на этапах оперативного лечения.
Изучить особенности воздействия II комбинации анестетиков с натрия ок-сибутиратом на состояние системы ПОЛ-АОЗ плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных ИБС на этапах оперативного лечения.
Изучить особенности влияния III комбинации анестетиков с пропофолом на состояние системы ПОЛ-АОЗ плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных ИБС на этапах оперативного лечения.
Изучить особенности метаболизма липидов крови под влиянием I и III комбинаций анестетиков, определить его взаимосвязь с выраженностью процесса ПОЛ.
Выявить характер влияния I, II и III комбинаций анестетиков на активность антиоксидантных ферментов - супероксиддисмутазы, каталазы в эритроцитах при кардиохирургических операциях.
Провести сравнительный анализ окислительного метаболизма мембранных и плазматических липидов крови в условиях анестезии I, II и III комбинаций анестетиков при кардиохирургических вмешательствах.
Научная новизна работы. Впервые проведен периоперационный комплексный анализ состояния системы ПОЛ-АОЗ в условиях анестезии комбинаций анестетиков с кетамином, с натрия оксибутиратом и с пропофолом при выполнении кардиохирургической операции с искусственным кровообращением. Получены новые данные, существенно дополняющие сведения о метаболических нарушениях в мембранных и плазматических липидах крови на этапах кардиохирургической операции: хирургический стресс, высота анестезии, гипотермическая перфузия, реоксигенация.
На основе комплексного изучения системы ПОЛ-АОЗ крови установлен разнонаправленный эффект метаболического влияния анестезии различных комбинаций анестетиков на этапах операции.
Показан прооксидантный эффект комбинации анестетиков с кетамином и фазовые изменения показателей системы ПОЛ-АОЗ крови с увеличением скорости окисления липидов и накоплением продуктов ПОЛ при одновременном снижении концентрации общих липидов, активности каталазы и СОД. Указанные изменения сопровождались активацией процесса липолиза мембранных и плазматических липидов.
Установлено, что комбинация анестетиков с натрия оксибутиратом приводила к достоверному снижению процесса липидпероксидации и повышению антиоксидантной защиты мембранных и плазматических липидов крови.
Впервые показано, что анестезиологическое обеспечение комбинации анестетиков с пропофолом стабилизирует состояние системы ПОЛ-АОЗ плазмы крови и мембранных липидов. Диапазон метаболических изменений липидов крови под влиянием этой комбинации в процессе кардиохирургической операции менее выражен в сравнении с комбинацией анестетиков с натрия оксибутиратом и кетамином.
Выявлено, что при всех исследуемых условиях анестезиологического пособия наиболее существенные изменения в системе ПОЛ-АОЗ установлены для липидов тромбоцитов, чем эритроцитов и плазмы крови.
Выявленные метаболические сдвиги в системе ПОЛ-АОЗ на этапах операции позволяют определить адекватность анестезиологического протокола, а также прогнозировать возможные направления послеоперационных осложнений.
Научно-практическая значимость работы. Полученные результаты показали разнонаправленный характер влияния комбинаций анестетиков с кетамином, с натрия оксибутиратом и с пропофолом на состояние системы ПОЛ-АОЗ крови при операциях на открытом сердце с искусственным кровообращением, что необходимо учитывать при анестезиологическом обеспечении операции с целью повышения компенсаторных возможностей организма.
Установленные нарушения состояния процессов ПОЛ и системы АОЗ при хирургическом лечении ИБС, дальнейшая активация на этапах лечения и их патогенетическая роль усиливают актуальность проблемы профилактики и коррекции этих нарушений во время операции или в ближайшее время после ее окончания.
Результаты исследования обращают внимание практикующих врачей на возможность ограничивать гомеостатические и гемокоагуляционные сдвиги путем введения в протокол анестезии комбинаций анестетиков с пропофолом и с натрия оксибутиратом, что обеспечивает более высокую гемодина-мическую стабильность, нормализует метаболические процессы мембранных и плазматических липидов, улучшает АОЗ в клетке.
Основные положения, выносимые на защиту:
Кардиохирургическая операция сопровождается фазным изменением показателей состояния системы ПОЛ-АОЗ крови, глубина которых зависит от комбинации компонентов анестезии и длительности операции.
Хирургический стресс вызывает разнонаправленное изменение показателей системы ПОЛ-АОЗ клеточных мембран и плазмы крови
Максимальный эффект действия комбинаций анестетиков на состояние системы ПОЛ-АОЗ проявляется на высоте анестезии, усиливается на этапе гипотермической перфузии и зависит от мембран клеток - мишеней (эритроцитов, тромбоцитов или плазмы крови).
Комбинация анестетиков с кетамином вызывает более существенные метаболические изменения в состоянии системы ПОЛ-АОЗ на всех этапах операции, в сравнении с комбинацией анестетиков с пропофолом, активацию липидпероксидации можно уменьшить путем введения в протокол анестезии компонентов антиоксидантного типа (натрия оксибутират).
Внедрение результатов исследований в практику. Результаты диссертационной работы апробированы и внедрены в практическую работу анестезиологов-реаниматоров больниц г. Тюмени; комплексный анализ состояния системы пероксидного окисления липидов и антиоксидантной защиты клетки включен в рекомендательный протокол исследования больных при критических состояниях в отделения анестезиологии и реанимации ГЛПУ ТО «ОКБ №2»; в центр анестезиологии и реанимации ГЛПУ ТюмОКБ.
По материалам исследования подготовлены и опубликованы методические рекомендации «Комплексный анализ состояния системы пероксидного окисления и антиоксидантной защиты клетки» (Тюмень, 2005, 70с. Соавторы С.Л. Галян, Г.Д. Кадочникова, В.В. Тихонова и др.), внедрены в работу анестезиологов-реаниматоров ГЛПУ ТО «ОКБ №2» и ГЛПУ ТюмОКБ.
Полученные материалы внедрены в научные исследования и используются в учебном процессе кафедр биохимии, аналитической и органической химии ГОУ ВПО Тюменской государственной медицинской академии Росздрава.
Апробация результатов исследования. Материалы и основные положения диссертации были доложены и обсуждены на конференциях Регионального, Российского и Международного уровней: на 2-ом Международном симпозиуме «Проблемы биоритмов в естествознании», Москва, 2004; на 4-ой
Межрегиональной научно-практической конференции «Фармация XXI века», Новосибирск, 2004; на 5-м Сибирском физиологическом съезде, Томск, 2005; на 39 итоговой научной конференции молодых ученых, посвященной 60-летию Великой Победы «Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной и клинической медицины, Тюмень, 2005; на III Международной конференции «Болезни цивилизации в аспекте учения В.И. Вернадского», Москва, 2005.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 146 машинописных страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, глав собственных исследований и обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций. Работа иллюстрирована -19 рисунками и 21 таблицами. Список литературы состоит из 199 отечественных и 61 иностранных источников.
Современные представления о механизме пероксидации липидов
Процессы свободнорадикального окисления (СРО) играют чрезвычайно важную роль в жизнедеятельности клеток. Это связано с двумя основными моментами, с одной стороны, реакции СРО являются необходимым этапом различных метаболических процессов [27; 42; 44; 65; 85; 86]. С другой стороны, повышенная интенсивность СРО во многих случаях является причиной тех или иных патологических изменений в клетках и тканях [22; 26; 44; 65; 86]. В ходе свободнорадикальных реакций в клетке образуется значительное число продуктов радикальной и нерадикальной природы, способных повторно вовлекаться в развитие и усиление процесса окисления. Образующиеся свободные радикалы можно объединить в три большие группы: соединения реактивного азота; соединения реактивного хлора; соединения реактивного кислорода или активные формы кислорода (АФК). Третья группа наиболее представительная и включает как радикальные, так и нерадикальные соединения кислорода [15; 43; 216; 244; 248; 249].
Одним из основных видов АФК, генерируемых в различных участках клетки, является супероксидный радикал - анион, образующийся в результате одноэлектронной реакции восстановления кислорода в присутствии ферментов оксигеназ (ксантиноксидаза, митохондриальная цитохром - С -оксидаза, микросомальные монооксигеназы и др.). Среди неферментативных путей образования супероксидного радикала - аниона необходимо отметить аутоокисление гидрохинонов, лейкофлавинов, катехоламинов, тиолов, тетра-гидроптеринов, ферридоксина [24; 202; 210]. Двухэлектронной формой восстановления кислорода является пероксид водорода (Нг02), который не является радикалом, однако инициирует СРО и цитотоксичен. Взаимодействие пероксида водорода с 02 или другими восстановителями, например, аскор-бат, глутатион, цистеин, приводит к возникновению одного из активных кле точных инициаторов СРО - радикала гидроксила (НО ) [206; 228]. Активные формы кислорода способны реагировать с субстратами любой природы: белками, нуклеиновыми кислотами, углеводами и, прежде всего, фосфолипида-ми биомембран [43; 85; 135].
Общеизвестно, что окисление липидов биомембран протекает по законам радикально-цепных процессов с вырожденным разветвлением. Имеются многочисленные варианты изложения теории цепных процессов применительно к биологическому окислению [32; 33; 43; 178]. Предлагаемый вариант отличается большим вниманием к вопросам механизма кинетики реакций пе-роксидного окисления липидов и к составу продуктов окисления. Взаимодействие липидов биомембран с АФК приводит к образованию пероксидов. Пероксидное окисление липидов (ПОЛ) свойственно нормально метаболизи-рующей клетке [1; 32; 54]. Пероксидация липидов это сложный, зависящий от многих факторов, процесс, который представляет собой ряд цепных реакций, включающих инициирование, продолжение, разветвление и обрыв цепей [32; 78; 243].
Инициирование: Инициирование может быть вызвано как атакой АФК, так и различных органических радикалов, взаимодействие с которыми приводит к образованию липидного радикала (R).
На скорость инициирования имеют существенное влияние ЖКС фос-фолипидов, структурированность липидного бислоя, накопление металлсодержащих комплексов переменной валентности [42; 189], также инактивации ферментных и неферментных антиоксидантных систем [18; 195]. Существенное влияние оказывает воздействие токсических соединений (тетрахлорме-тан, пестициды, антибиотики, ксенобиотики, соли тяжелых металлов) [28; 62; 158; 173]. Скорость инициирования зависит от действия физических факторов (ультрафиолет, радиация и др. излучения, дыхательный взрыв лейкоцитов) [190; 191]. Способ инициирования не влияет на характер кинетики процесса и отражается только на общей скорости окисления, длительности периода индукции.
Продолжение цепей: Липидный радикал взаимодействует с растворенным с среде молекулярным кислородом, в результате чего образуется новый свободный радикал - липопероксид радикал (R02 ).
Скорость продолжения цепи окисления существенно зависит от степени ненасыщенности жирных кислот фосфолипидов (ФЛ). Однозначно доказано, что линолеаты окисляются в 10-40 раз быстрее, чем олеаты, и примерно в 2 раза медленнее, чем линоленаты. ЖК состав ФЛ определяет большую устойчивость к окислению ФХ и СФМ, по сравнению с другими фракциями ФЛ, имеющих в составе больше ненасыщенных ЖК компонентов [32; 33], например, фосфатидилэтаноламина (ФЭА). При активации процесса окисления липидов мембран изменяется соотношение содержания общего холесте-рина к сумме общих липидов (ОХС/ОФЛ), за счет увеличения уровня холестерина. Такого рода взаимосвязь между скоростью окисления и изменением состава липидов рассматривается как физико-химическая система гомеостаза ПОЛ [31; 32].
Особенности липидпероксидации у больных при хирургических вмешательствах
Одним из путей улучшения коронарного кровообращения является выполнение аортокоронарного шунтирования, в результате которого реваскуля-ризируют от одной до трех коронарных артерий. Операцию проводят на открытом сердце с искусственным кровообращением [128; 174; 197]. Активация процесса липидпероксидации при хирургическом стрессе связана с усилением функциональной активности гипофизарно-надпочечниковой системы, приводящей к усиленному выбросу катехоламинов и глюкокортикоидов в кровяное русло [21; 125; 172]. Высокое содержание эндогенных катехоламинов в крови и органах вызывает генерализованные или локальные нарушения гемодинамики в отдельных органах, которые в свою очередь ведут к активации процессов ПОЛ. Однако и сами катехоламины могут непосредственно индуцировать процессы ПОЛ, путем образования активных форм кислорода, например, при биосинтезе адреналина.
Гипоксия - одна из основных причин нарушения метаболизма и функций клетки при критических состояниях, в том числе и хирургических вмешательствах [125; 153]. Независимо от вида гипоксии в основе всех характерных для нее нарушений лежит недостаточность главной клеточной энергообразующей системы митохондриального окислительного фосфолирирования. Снижение мощности окислительного фосфолирирования наблюдается при значительном уменьшении доставки 02 в митохондрии (гипоксическая, циркуляторная, гемическая гипоксия). Дефицит энергии, а точнее уменьшение концентрации АТФ, в клетке обуславливает ослабление ее ингибирую-щего влияния на ключевой фермент гликолиза фосфофруктокиназу. Активирующийся в результате анаэробный гликолиз вызывает накопление лактата, развитие ацидоза и прогрессирующее собственное ингибирование. Ацидоз нарушает течение многих ферментативных реакций и вместе с тем активирует некоторые фосфолипазы и протеазы, что ведет к распаду фосфолипидов и белков, деструкции клеточных структур, подавлении ресинтеза белков и фосфолипидов. Распад фосфолипидов и ингибирование их ресинтеза ведут к повышению концентрации ненасыщенных жирных кислот и усилению их пе-роксидного окисления. ПОЛ усиливается и в результате подавления активности АОЗ, в первую очередь СОД, каталазы, глутатионпероксидазы и др.
Кроме того, сама операционная травма вызывает нарушение кровообращения в органах и соответствующие метаболические сдвиги: происходит гормональная активизация по типу стресс-синдрома, наблюдаются расстройства водно-электролитного баланса, развивается интоксикация, повышается катаболизм [20; 71; 129; 172]. Перечисленные факторы могут оказывать значительное влияние на течение свободнорадикальных процессов в организме, непосредственно активизируя образование свободных радикалов или создавая для этого благоприятные условия, например, путем подавления защитных механизмов, вызывая гиперлипидемию.
Одним из факторов повышения продукции ПОЛ является гипероксия, которая часто возможна при применении эндотрахеального наркоза и интенсивной терапии с применением ИВЛ. Повышение концентрации катехолами-нов и стероидов в легочной ткани при гипероксии снижает уровень СОД и каталазы, что также способствует активации ПОЛ.
Особенно это важно при оперативном лечении, когда само оперативное вмешательство и введение больших доз биологически активных веществ за относительно короткий промежуток времени могут повлечь за собой еще большее нарушение СРО. Выяснение этого вопроса особенно важно для практической деятельности анестезиологов и реаниматологов. Им чаще всего приходится иметь дело с тяжелобольными, у которых уже имеются расстройства процессов регуляции СРО липидов. Анестезиологическое обеспечение кардиохирургических операций осуществляется по принципу поликомпонентности, главными из этих компонентов - гипнотический и антиноцицептивный [132]. Используют различные варианты комбинаций компонентов общей анестезии, включающие такие препараты как кетамин, тиопентал натрия, пропофол, натрия оксибутират, фентанил, и др. [72]. Не прекращается поиск новых анестетиков с более выгодными свойствами, и оптимальных компонентов для комбинации с ними, с целью уменьшения побочных эффектов и полноценной защиты пациента от хирургической травмы.
Известно, что анестетики оказывают двойное действие на процессы СРО липидов. Во-первых, внедряясь в липопротеиновые компоненты мембран, изменяют скорость окисления липидов, за счет прооксидантного или антиоксидантного эффекта [66; 72]. Во-вторых, могут влиять на пероксида-цию липидов в результате изменения метаболизма липидов, уровня гормонов, углеводного обмена, кровоснабжения тканей [2; 46; 106]. Однако влияние поликомпонентной комбинации препаратов общей анестезии на процессы ПОЛ крови изучен недостаточно.
В исследованиях на модельных системах митохондрий печени крыс и сыворотки крови доноров методом регистрации хемилюминесценции и по накоплению малонового диальдегида было показано, что анестетики и другие компоненты общей анестезии могут оказывать как прооксидантное, так и антиоксидантное действие [4; 71]. Оказалось, что седуксен, сомбревин усиливали процесс липидпероксидации, а противоположный эффект наблюдался при введении тиопентал-натрия, пипольфена, тубокурарина, оксибутирата натрия. В тоже время, гексенал, деполяризующие релаксанты не оказывали существенного влияния на эти процессы в модельных системах.
Снижение активности антиоксидантных ферментов - каталазы и СОД зависит от длительности обезболивания: при операции, длительность которой более 2 часов, отмечается снижение активности этих ферментов [149]. Для анестезиологического обеспечения операций используются одновремен но несколько препаратов, при этом возникает вероятность более глубокого торможения активности указанных ферментов [167]. Так, при исследовании в гемолизатах из эритроцитов человека действия анестезиологических компонентов на активность изучаемых ферментов, было установлено, что пропо-фол, седуксен, аминазин, дроперидол, кетамин, снижают активность глюко-зо-6-фосфат-дегидрогеназы. Ингибирующее действие на активность СОД показано под влиянием аминазина, кетамина. Сукцинатдегидрогеназу ингиби-рует только кетамин, седуксен [165; 166].
В последнее время исследователи акцентируют внимание на особенностях нейрогормонального ответа в ходе операций с применением искусственного кровообращения (ИК). При этом отмечают значительную, выходящую за пределы нормального стрессорного ответа, активацию гипоталамо-гипофизарной, симпатико-адреналовой и ренин-ангиотензин-альдостероно-вой систем, особенно повышается концентрация вазопрессина. [149]. Показано, что эти отклонения возникают именно во время ИК и не предотвращаются общей анестезией, при этом максимальные отклонения происходят в конце ИК. В высоких концентрациях вазопрессин вызывает повышение общего периферического сосудистого сопротивления, что приводит к нарушениям органной и периферической циркуляции. Более того, эти изменения могут служить причиной таких интра- и послеоперационных осложнений, как гипертензия, водно-электролитный дисбаланс и др.
Особенности воздействия I комбинации анестетиков на уровень липидпероксидации
В настоящей главе представлены результаты, которые выявляют характер действия комбинации компонентов общей анестезии на равновесие системы ПОЛ-АОЗ крови у больных в процессе выполнения операции аортоко-ронарного шунтирования. Выполняя поставленные задачи исследования мы посчитали необходимым раздельное представление данных в зависимости от субстрата исследования, компонентов анестезии и исследуемых параметров системы ПОЛ-АОЗ на этапах хирургической операции. Больные были разделены на три группы, отличающиеся компонентами анестезии и их влиянием на процесс липидпероксидации. В протокол анестезиологического обеспечения всех исследуемых групп были включены препараты (табл.2.2): фентанил (замедляет процесс ПОЛ), сибазон (ускоряет процесс ПОЛ), ардуан (нет данных о влиянии на ПОЛ). Отличительной особенностью исследуемых групп было введение в протокол анестезий компонентов разнонаправленного действия на процесс липидпероксидации: 1-ая и 2-ая группы - кетамин (ускоряет процесс ПОЛ), а на стадии гипотермической перфузии во 2-ой группе вводят натрия оксибутират (замедляет процесс ПОЛ); 3-я группа - пропофол, для которого механизм действия на процесс ПОЛ неоднозначен. Выбор этапа для отбора анализируемой крови осуществлялся с учетом всех факторов, вызывающих дополнительную активацию ПОЛ в ходе оперативного вмешательства, выделено 6 этапов (табл.3.1).
Во время кардиохирургической операции, кроме этапа искусственного кровообращения, возможна активация ПОЛ как результат гипероксии в процессе выполнения искусственной вентиляции легких.
Операционный стресс, хирургическое вмешательство и его последствия (ацидоз, гипоксия), течение раневого процесса приводят к повышению интенсивности ПОЛ на фоне истощения факторов АОЗ, что свидетельствует о дисбалансе системы ПОЛ-АОЗ. Операционная травма и анестезия способствуют увеличению активных форм кислорода. Исследования системы липид-пероксидации и антиоксидантной защиты у пациентов в критических состояниях позволяют определить важные закономерности развития адаптивных изменений гомеостаза и значение свободнорадикального окисления в причинно-следственных механизмах развития послеоперационных осложнений.
Эритроциты представляют собой клетки, где производство АФК происходит постоянно и в большом количестве, так как с этим связано выполне ниє одной из главных функций - отдача кислорода. Это объясняет хорошо отлаженную систему антирадикальной защиты клеток: большое количество каталазы и СОД, наличие глутатионредуктазнои и глутатионпероксидазной систем, антиокислительная активность самого гемоглобина [167].
Стабильность клеток определяется степенью нативности мембранных структур, состоянием гемоглобина, скоростью метаболических процессов. Способствуют этому и устойчивость параметров гомеостаза, гормональный баланс. Наоборот, гипоксия и гипероксия, развитие окислительного процесса и действие лекарственных препаратов могут значительно ускорить процессы дезинтеграции и гибели эритроцитарноых клеток. Поврежденная популяция клеток утрачивает необходимую функциональную активность, усугубляя развивающиеся патологические изменения в организме [24; 96]. Условия хронической гипоксии и лактоацидоза сопутствуют такому заболеванию как ИБС, указанные процессы имеют тенденцию к усилению на этапах хирургической операции.
Эффекты применяемого в анестезиологической практике внутривенного анестетика кетамина на функцию сердечно-сосудистой системы противоположны. Так, при его применении отмечается гипертензия и тахикардия, которая возникает в ответ на освобождение адреналина и стимуляцию а- и р-адренорецепторов [72]. Кетамин приводит к усилению липолиза и ПОЛ. Активация кетамином симпато-адреналовой системы в эксперименте (длительность анестезии 30-40 мин) ведет к усилению липолиза с увеличением НЭЖК, холестерина в сыворотке крови, в тканях печени и сердца крыс [2]. Полученные сдвиги особенно значительны в сердечной мышце, что может отразиться на функции мембранных структур клеток сердца, нарушить нормальное течение окислительного фосфолириро-вания и привести к снижению содержания АТФ. Проведенные нами исследования показали, что у больных в условиях инфузии кетамина в I комбинацию анестетиков изменения показателей (содержание ДК и ОЛ, величина СО и ПИ), отражающие состояние системы ПОЛ-АОЗ в эритроцитах, носят фазовый характер в зависимости от этапа операции (табл. 3.2).
Премедикация и хирургический стресс (2 этап) увеличивали содержание диеновых коньюгатов (ДК) в мембранах эритроцитов на 50,4 % (р 0,05), а на высоте анестезии (3 этап), т.е. на этапе максимального эффекта кетамина - на 36,3 % (р 0,05), в сравнении с исходным уровнем. На фоне достоверного увеличения содержания ДК, определялась активация липолиза, на что косвенно указывало снижение концентрации ОЛ к 3 этапу на 26,1 % (р 0,05) от исходного уровня.
Метаболические эффекты I комбинации анестетиков на динамику липолиза мембранных и плазматических липидов крови
В настоящей главе представлены результаты исследования, которые выявляют характер действия I и III комбинаций анестетиков на метаболизм фосфолипидов и холестерина у больных 1-ой и 3-ей клинических групп, характеристика которых представлена в главе 2. Экстракцию липидов крови проводили смесью растворителей гептан-изопропиловый спирт. В гептано-вом экстракте липидов оценивали метаболизм ФЛ и холестерина на этапах операции. Использование субстрата одной природы, для анализа параметров липидпероксидации и фракционного состава липидов, позволило определить достоверные корреляционные связи между ними. Для оценки клеточного состава ФЛ мембран использовали эритроциты и тромбоциты, а также оценивали ФЛ состав плазмы крови.
Физико-химические свойства мембран во многом определяются жир-нокислотным составом фракций фосфолипидов. Мембраны клеток, формирующие различные органы, существенно не отличаются по фосфолипидному составу. Поэтому исследование мембран, особенно эритроцитарных, вполне отражает состав фосфолипидов в любом органе, в том числе и сердце [24].
В проведенном анализе собственных данных оценивалось соотношение следующих фосфолипидных фракций: фосфатидилэтаноламина (ФЭА), фос-фатидилхолина (ФХ), сфингомиелина (СФМ), фосфатидилсерина (ФС), ли-зофосфатидилхолина (ЛФХ). Кроме этого оценивали содержание эфиров холестерина (ЭХС) и свободного холестерина (СХС), рассчитывали коэффициент ОХС/ОФЛ. Определяли характер парных корреляционных связей параметров ПОЛ и состава ФЛ.
Нарушения структуры и функций клеточных мембран, происходящие при липидпероксидации, сопровождаются вымыванием из мембран окисленных липидов и заменой их новыми более ненасыщенными липидами. Это облегчает процесс самообновления мембранных структур и за счет изменения гидрофобности слоя влияет на проницаемость мембран, на активность мем-браносвязанных ферментов и ионный транспорт. Понижение гидрофобности мембран клеток связано с увеличением содержания гидрофильных углеводородных хвостов, что в свою очередь ведет к вытеснению последних из толщи мембраны к ее поверхности и вызывает появление в мембране своеобразных пор. Исходя из того, что основным субстратом пероксидного окисления липидов являются полиненасыщенные жирные кислоты, можно ожидать увеличение жесткости мембран, следовательно, нарушение проницаемости и функций данной клетки. Увеличение жесткости связано с изменением соотношения ненасыщенных и насыщенных жирных кислот в сторону увеличения последних. Кроме того, нарушается обмен холестерина, который участвует в поддержании целостности, проницаемости и функциональной активности мембран.
Однако, при избыточном появлении свободнорадикальных форм, самоускоряющийся процесс ПОЛ приводит к полному разрушению ненасыщенных липидов, нарушению структуры и функции белков, нуклеиновых кислот и других молекул, и, в конечном счете, к гибели клетки [24; 25; 96; 175].
По нашим данным при исследовании липидной фазы мембран эритроцитов под влиянием I комбинации анестетиков с кетамином на этапах хирургической операции происходит разнонаправленное изменение фракций ФЛ (табл. 4.1).
Хирургический стресс и премедикация вызывают увеличение ОФЛ на 7,4% (р 0,05) и ОХС на 6,8% (р 0,05) в мембранах эритроцитов в сравнении с исходными показателями. Указанные изменения отражают разнонаправленное увеличение фракций ФЛ: увеличение ФЭА - на 13,7% (р 0,05), СФМ - на 39,2% (р 0,01), ЛФХ - 25% (р 0,01) на фоне уменьшения ФС - на 23,8% (р 0,01) и без достоверных изменений ФХ в сравнении с предоперационным состоянием. Незначительное изменение ОХС обусловлено снижением содержания СХС (уменьшение на 20,96%, р 0,01) и повышением ЭХС (увеличение на 62,7%, р 0,01), что привело к уменьшению коэффициента ОХС/ОФЛ (на 12,8%, р 0,01). На высоте анестезии I комбинации анестетиков происходит значительное усиление липолиза (табл. 4.1), сопровождающееся увеличением значений большинства фракций ФЛ. При этом повышается содержание ОФЛ на 25,4% (р 0,01), в том числе легкоокисляемой фракции - ФЭА на 88% (р 0,001), от начала операции. Коэффициент ОХС/ОФЛ не имеет достоверных различий (рис. 4.1). Дополнительным свидетельством усиления липолиза в эритроцитарных мембранах может служить прогрессирующее увеличение фракции ЛФХ (в 2 раза, р 0,001) в сравнении с предоперационным состоянием.
Гипотермическая перфузия сохраняет тенденцию к активации липолиза, однако направление его меняется на противоположное. В мембранах эритроцитов анализ полученных данных показал уменьшение содержания всех фракций липидного обмена, в том числе ОФЛ на 9,3% (р 0,05), особенно ОХС - на 27,5% (р 0,01) и коэффициента ОХС/ОФЛ - на 20,1% (р 0,01).
Что касается снижения коэффициента ОХЛ/ОФЛ, то данное обстоятельство приводит к изменению физических характеристик мембран, то есть клеточная мембрана становится более жесткой и доступной для воздействия процессов свободнорадикального окисления [42; 44].
К концу операции нами выявлено разнонаправленное изменение фракций ФЛ, которое сохранялось и на следующий день после операции. Обращает на себя внимание факт значительного уменьшения более ненасыщенной фракции ФЛ (ФС и ФЭА) на 40% (р 0,01), что приводит к суммарному уменьшению ОФЛ (на 11,5%, р 0,05) при одновременном увеличении ОХС на 34,5% (р 0,01). Указанное обстоятельство свидетельствует о деструктивных изменениях в мембранах, как внутреннего слоя (ФС и ФЭА), так и наружного (ФХ и СФМ), и отражает резко возросшую потребность клеток в антиоксидантом потенциале для их нормального функционирования в послеоперационном периоде.
