Введение к работе
В современной экологической обстановка легочная патология занимает одно
из ведущих иест в структуре заболеваемости. В этом находят отражение взаимосвязи факторов внешней среды с биологическими особенностями организма человека. Актуальной к мало изученной является проблгиа структурно-функциоішльїшх изменений в легких при воздействии ионизирующей радиации. Это направленні представляет особый интерес в связи с растущим загрязкениеи окружающей среды радионуклидами, увеличением количества техногенных аварий на ядерных источниках. Для России такал тематика обусловлена также последствиями Чернобыльской аварии и проводю. пишися длительное время 1« нашей территории кспытщшямк ядерного оружия. Не менее актуальным является исследование механизмов защиты органов дьоыиих от повреждения иошсирующии излучением при радиотерапии на область грудной клетки (Чучалин А.Г., 1993, Ярионеико СП., 1997)
Легкие известны как радиочувствительный орган, коэффициент риска легких рапен 0,12; что соответствует, например, красному костному мозгу (Осипов Д.П., 1997). Лучевая патология, проявляющаяся после воздействия внешних источников и вдыхания радионуклидов развитием радиационных шіезиошггав, рака легких, фкбро-зирующих альвеолитов и других форм, занимает видное место в пульмонологии (Москалев Ю.И., 1991, Щойхет Я.Н. и др., 1993). Однако исследований, посвященных воздействию ноїшзіфующего излучения їй главные клетки легких - альвеояоцкш 2-го типа, вырабатывающие поверхностно-активное вещество - сурфактигг, гвно недостаточно. Они фрагментарны и разрозненны. В литературе практически отсутствуют данные о динамика изменений состояла СФ легких в пострадиационной периода посла воздействия разных доз у-облучетои.
Сокращения: АОС- антиоксидантная система, БАЛЖ- бронхоальвеолярная лз-важная жидкость, ЖК- жирные, кислоты, ЛФХ - лизофосфатидилхолин, ЛФЭ- miio-фосфапшшптаїголамил, НЛ- нейтральные липиды, НЖК- кгсьппенные жирные кислоты, ННЖК - ненасыщенные жирные кислоты, ПОЛ- перекисное окисление липн-дов, СЖК- свободные жирные кислоты, СОД- суперокшддксиупга, СФ- сурфактеит, ТГ- триглицериды, ФГ- фосфатидилглицерин, ФК - фосфатилная кислота, ФИ - фоо-фатидилинозигол, ФЛ-фосфолипиды, ФС - фосфагидклссрни, ФЭ - фосфатидилэтапа-ламин, ФХ-фосфатидилхолин, ХЛ - холестерин, ЭСУ- экстрахт согодга уральской ЭХЛ- зфиры холестерина.
Основной функцией сурфактанта легких является поддержание низкого по-верхиоякого натяжения на разделе фаз газ-жидкость. Поверхностно-активные свойства аэрогематического барьера тесно связаны с его строением, поэтому снижение содержания СФ или изменение его состава вызывает разнообразные нарушения в функционировании легких. Так как сурфактант легких является липопротеидом, своеобразной макромембраной альвеол с высоким уровнем метаболизма фосфолипн-дов, представляет интерес углубленное исследование его липидного состава, спектра нейтральных лнпидов, фосфолипндов, их жирных кислот в динамике пострадиационного периода (Harwood J.L., 1987, Hogan М. et al, 1994, Beilman G., 1995).
Одамм из основных путей реализации радиационного воздействия на клеточном н молекулярном уровнях является интенсификация реакций перекисного окисления липидов (Барабой В.А. и др., 1991). Для легких, богатых потенциальными субстратами и активаторами ПОЛ (кислородом, фосфошшидами, Н20, хелатнруемым железом), избыточная интенсификация этого процесса может явиться деструктивным фактором, нарушающим адаптационные реакции в перестройках метаболизма (Барабой В.А. и др., 1992, Gutterige J.M.C. et al, 1996). В то же время в тканях организма, и легких в том числе, имеется система антиоксидантов, которые обеспечивают защиту клетки от радикалов кислорода и инактнвируют отдельные продукты ПОЛ (Sarfati G., 1995). Выявление закономерностей нарушений в балансе перекисного окисления липидов и антиоксидантної"! защиты в сурфактантной системе легких позволило бы определить критические сроки и степень структурно-фуюощональных изменений СФ в пострадиациоішом периоде (Палагина М.В., Гельцер Б.И., 1994; 1997; Палагина М.В. и др., 1997).
Интенсивность радиационных повреждений в легких можно снизить введением метаболических корректоров растительного происхождения (Владимиров В.Г., Красильников И.И., 1994, Гончаренко Е.Н. и др., 1997). Источниками таких корректоров могут быть некоторые из Дальневосточных растений, например, солодка уральская (Glycynhiza uralensis Fisch.), элеутерококк колючий (Eleutherococcus senticosus) и маакия амурская (Maackia Amurensis Rupr. et Maxim.) (Гранкина В.П., Надежднна Т.П., 1991, Липченко М.Ю., 1992). К настоящему времени в эксперименте и клинике продолжается изучение фармакологического спектра действия солодки
5 уральской н ее составных частей и производных (Давыдов В.А., 1995, Степаном
Э.Ф., Сампиев A.M., 1997, Mac Kenzic, 1990). Сообщалось о радиопротектсркмх свойствах корня солодки и препаратов на его основе (Недарешвнлн К.Ш., 1987). Изучение раднозащнтного действия ЭСУ ка СФ легких актуально, учитывая высокое содержание в ЭСУ глициррлзішовой кислоты, усиливающий сшггез ФЛ сурфактагга (Dunsmore S.E. et al, 1995). В солодке уральской н наакіга амурской содержатся фяч-вононды, которые проявляют выражешгъш антиокевдантный эффект. Препарат элеутерококка колючего известны увеличением неспецнфической резистентности. Учитывая эти факты, мы сочли целесообразным исследовать датше расте:гия в качестве корректоров состояния СФ легюгх d моделях радиационного повреждения. Такие исследования могут найти пракпгческое применение в оптимизации радаогерз-певпгческого воздействия на организм (Ярмоненхо СП., 1993).
Целью исследования явилось определение биохимических и морфологических закономерностей повреждения и коррекщи сурфактантной системы легких га различных моделях эффектов у-облучения.
Согласно цели работы были поставлены следующие задачи:
-
Определить состояние метаболизма сурфахтанта легких по данным исследования показателей его поверхностной активности, лнгшдов, перекисного окисления яи-пндоз и витпоксидантной системы в раннем и отдаленном пострадиационных периодах после тотального облучения в дозах 0,5; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9 Гр и после локального облучения грудной клетки в дозах 10 я 12 Гр.
-
Изучить морфологические характеристики лептах крыс в динамике пострадиационного периода после облучения животных в разных дозах.
-
Провести морфологические и биохимические сопоставления для выяснения механизмов повреждения сурфактшггной системы легких в течение постраднациошгого периода и изучить возможность восстановления СФ в условиях профилактики и коррекции.
-
Выявить наиболее значимые звенья патогенеза повреждения сурфактанта в динамике пострадиационного периода и биохимические маркеры их проявлений.
5. Изучить возможность профилактики и коррекции состояния СФ легких в пострадиационном периоде с использованием препаратов растительного происхождения. Положения, выносимые на защиту:
-
Общее радиационное облучение организма и локальное облучение грудной клетки приводит к однонаправленным дозозависимым нарушениям метаболизма сурфах-танга легких, бронхоальвеоляриой лаважной жидкости и периферической крови.
-
После тотального облучения в диапазоне доз от 0,5 до 8 Гр происходит развитие пострадиационного плевмонита с начальными явлениями очагового пневмофнбро-за. Главной клеткой мишенью является альвеолоцит 2-го типа.
-
Применение экстракта корня солодки в предрадиационном или пред- пострадиационном периодах эффективно предотвращает деструктивные изменения в сур-фахтантной системе легких после тотального или локального у-облучеїшя.
Научная новизна работы:
-
Впервые проведены морфологические н биохимические исследования сурфактанта легких крыс в динамике пострадиационного периода после у-облучекия в диапазоне доз от 0,5 Гр до 9 Гр.
-
Проведенные комплексные исследования сурфактанта н бронхоальвеоляриой ла-важной жидкости по показателям липидов, ПОЛ и активности антноксидантных ферментов на различных моделях у-облучения позволили уточнить механизмы биохимических нарушений в сурфактантной системе легких в зависимости от дозы и сроков пострадиационного периода.
-
Получены новые данные, расширяющие н уточняющие представления о патогенезе легких в пострадиационном периоде.
4 -Рпервые показано, что после воздействия ионизирующего излучения через 7-14 суток и через 6 месяцев происходит фазовое изменение основных структур сурфактанта легких: наибольшее снижение уровня общих липидов, общих ^осфолн-пидов, свободных жирных кислот, триглнцеридов, фосфатиднлхолина, фосфати-дилэтаиоламина, сфингомиелина, фосфатидилииозита и фосфатидилсерина и увеличение содержания холестерина, эфиров холестерина, фосфатидилглицерина, фосфатидной кислоты и лизофосфолипидов. Некоторая стабилизация эпос показа-
телей отмечена при облучении в дозах 0,5-2 Гр через 2 и 12 месяцев после облучения. 5. По результатам работы предложены патогенетически обоснованные препараты растительного происхождения для коррекции и профилактики нарушений СФ после у-облучеиия. Разработка методов профилактики и коррекции позволит снизить риск пострадиационных нарушений в легких при лучевой терапии. Практическая значимость работы:
-
По результатам исследования метаболизма лнпидов сурфактанта легких, бронхо-альвеолярной лаважиой жидкости и сыворотки крови выявлены биохимические маркеры нарушений сурфактантной системы легких в пострадиационном периоде, и представлены наиболее значимые нарушения в динамике пострадиационного периода в зависимости от дозы облучения.
-
Определены сроки оптимальной коррекции повреждения СФ легких на различных этапах пострадиационного периода.
-
Предложены препараты из лекарственных растений для применения их в качестве корректоров пострадиационных изменений в СФ - экстракты солодки уральской, элеутерококка колючего и маакнп амурской, обоснована возможность их использования.
-
Результаты и методические рекомендации внедрены в клиническую практику работы радиологического отделения Онкологического центра г. Владивостока (зав. Е.С. Парасочко), научно-исследовательскую работу Владивостокского государственного медицинского университета, Горнотаежной станции ДВО РАН. Материалы данного исследования были включены в учебный процесс Амурской государственной медицинской академии на кафедрах биохимии, гистологии, фармакологии; в программу курса биохимии факультета усовершенствования врачей при кафедре биохимии Владивостокского государственного медицинского университета.
Публикации и апробация работы: По теме диссертации опубликовано 42 работы. Основные положения исследования представлены и обсуждены на Национальных конгрессах по болезням органов дыхания (Санкт-Петербург, 1992, Москва, 1995, 1997, Новосибирск, 1996), 3-ей научно-практической конференции « Сурфаж-тантная и антисурфактантная система легких» (Ялта, 1991), 4-ой паучной конферен-
8 ции «Сурфактантная система легких в норме и патологии» (Ялта, 1992), 8-ой международной конференции «Chemical modifiers of cancer treatment» (Киото, Япошія, 1993), 1-ой Украинской научной конференции «Актуальные проблемы клинической фармакологии» (Вишща, Украіша, 1993), научной конференции молодых ученых России, посвящешюй 50-летию Академии Медицинских наук (Москва, 1994), региональной научно-практической конференщш «Экологические аспекты пульмонологию) (Благовещенск, 1994), 2-ом международном симпозиуме фонда медицинского обмена Японии, России и стран Северо-восточной Азии ( Владивосток, 1994), 4-ом симпозиуме по биохимии липидов (Санкт-Петербург, 1994), Всероссийской научной конференции «Экологические интоксикации. Биохимия, фармакология, клиника» (Чита, 1996), 3-ей Всероссийской научно-практической конференции « Антропогенные воздействия и здоровье населения» (Калуга, 1996), региональной Ассамблеи «Здоровье населения Дальнего Востока» (Владивосток, 1997), конференциях ВГМУ «Проблемы клинической, профилактической и экспериментальной медицины на Дальнем востоке» (Владивосток, 1994, 1996). Диссертационная работа апробирована на заседаниях Ученого Совета Горнотаежной станции ДВО РАН (Уссурийск, 1994, 1996), комиссии «Проблемы пульмонологии» (Владивосток, 1993, 1996), на совместном заседании кафедр биохимии, поликлинической терагаш и педиатрии ВГМУ (Владивосток, июнь, 1996), на Проблемной комиссии по морфологии, биохимии, физиологии ВГМУ (март, 1998).
Объем и структура работы: диссертационное исследование изложено на 322 страницах машинописного текста, иллюстративный материал представлен 168 рисунками и 48 цифровыми таблицами. Работа состоит из введения, обзора литературы, главы «Материалы и методы», 4-х глав собственных исследований, главы « Обсуждение результатов», выводов, списка использованной литературы, включающей 248 работ отечественных авторов и 215 зарубежных,