Введение к работе
Актуальность работы. Среди методов физико-химической коррекции гомеостаза при различных видах патологии важная роль принадлежит эфферентной терапии. Эфферентные технологии позволяют извлекать из крови экзогенные и эндогенные токсины, моделировать внутри и вне организма естественные процессы его очищения или существенно дополнять их в случае нарушения функций детоксицирующих систем организма [Лопухин Ю.М. и др., 1995; Шилов В.Н., Сергиенко В.И., 1997; Картель Н.Т., 1998; Чаленко В.В. и др., 1990, 1999; Ветров В.В., 1999, 2003; Костюченко А.Л., 2003; Беляков Н.А. и др., 2000; Петросян Э.А., 2002, 2004; Гуревич К.Я. и др., 2004; Петросян Н.Э., 2009; Fiedler R. еt al., 2001].
В настоящее время доказана высокая эффективность гемосорбции как метода активного удаления из крови различных токсических продуктов путем контакта крови с сорбентом вне организма. Гемосорбция применяется при экзотоксикозах [Лужников Е.А.,1998; Михальчук М.А. и др., 2001; Henderson J.H. et al., 2001; Tasdemir H. et al., 2002; Degim T. et al., 2004], эндотоксикозах [Мишин В.Ю., 1998; Ponikvar R. et al., 2003; Jalan R. et al., 2004], хронических окклюзиях нижних конечностей [Перепелица В.Н., 2007], аутоиммунных и аллергических заболеваниях [Кузнецов В.П. и др., 2002], болезнях, связанных с нарушением обмена веществ [Шилов В.Н. и др., 2000], нервно-психических заболеваниях [Давыдов А.Т. и др., 2002; Дмитриева Т.Б. и др., 2003].
Установлено, что гемосорбционная процедура изменяет окислительно-восстановительный потенциал периферической крови, стимулирует клеточное и гуморальное звено иммунитета, оптимизирует микроциркуляцию и другие системы организма [Кручинский Н.Г. и др., 1997; Абубакирова А.М. и др., 1997; Яременко О.Б. и др., 2002; Demirkiran O. et al., 2003].
При всей очевидности положительных эффектов гемосорбции как метода коррекции гомеостаза при различных видах патологии механизмы, опосредующие их, остаются во многом неясными.
Как известно, метод гемосорбции основан на двух принципах – адсорбции, которая определяется силами молекулярного сцепления и обусловлена образованием связей различной природы между токсическими продуктами и сорбентом, и контактной активации крови. Опыт эфферентной терапии показал, что гемосорбенты связывают и удаляют из кровотока определенные, в том числе токсические, соединения в соответствии с их емкостными характеристиками [Мельник Г.В. и др., 1998; Солдатов А.И., 2001; Ветров В.В., 1999, 2003].
Однако, реакция организма на удаление сорбируемого продукта при гемосорбции неоднозначна. Показано, что содержание удаляемого эндогенного вещества после гемосорбционной процедуры может быстро восстанавливаться и даже превышать исходные значения, но лечебный эффект при этом сохраняется длительное время. Оказалось, что в некоторых случаях корреляция между количеством удаленной субстанции, рассматриваемой как патогенный фактор, и положительным эффектом сорбционной процедуры отсутствует [Чучалин А.Г. и др., 1984; Деденко И.К. и др., 1998; Воинов В.А., 1999; Бельских А.Н. и др., 2001; Давыдов А.Т. и др., 2002].
При гемосорбции происходит активация клеточных элементов крови как непосредственно при их контакте с поверхностью гранул сорбента, так и опосредованно через воздействие гуморальных факторов. При взаимодействии крови с сорбционной поверхностью активируются практически все гуморальные и клеточные системы крови с передачей информации на клетки и межклеточную среду организма. Эти процессы разввертываются за короткий промежуток времени и носят транзиторный характер [Кузнецов С.И., 1998, 2001, 2005, 2006].
С этих позиций логично предположить, что местные и системные механизмы повышения резистентности организма при различных видах патологии можно инициировать перфузией через сорбенты малого объема крови, а выраженность активации гуморальных и клеточных систем крови будет определяться физико-химическими свойствами твердофазных препаратов с одной стороны, и реакцией клеток и систем организма – с другой.
Представляется, что для достижения наибольшего лечебного эффекта активированную контактным способом кровь целесообразно направлять непосредственно в регион, где расположены патологически измененные органы и ткани. Оптимальной для этого формой терапии может быть применение малообъёмной гемоперфузии.
Цель исследования – изучение функциональных изменений компонентов крови при контакте с гемосорбентами и оценка эффектов малообъемной гемоперфузии сосудистого региона при различных видах патологии.
Задачи исследования:
1. Изучить особенности клеточного состава крови при малообъемной гемоперфузии (50 мл) различной длительности через углеродный сорбент СКТ-6А-ВЧ и Агарозу-4Б in vitro.
2. Провести комплексный анализ реакций органного и тканевого кровотока на проведение гемоперфузии без сорбента и через различные по химической структуре гемосорбенты (СКТ-6А-ВЧ и Агароза-4Б) в эксперименте.
3. Разработать методику малообъемной гемоперфузии и варианты ее применения у людей с различными видами патологии.
4. Изучить динамику изменения концентраций нитратов и нитритов в венозной крови, метаболитов арахидоновой кислоты, а также показателей удельной хемилюминесценции у пациентов с различными видами патологии до и в течение 30 мин после малообъемной гемоперфузии.
5. Определить динамику концентраций цитокинов плазмы крови у больных с критической ишемией нижних конечностей и воспалительными и гнойно-некротическими заболеваниями пальцев и кисти до и после малообъемной гемоперфузии.
6. Определить концентрации лактоферрина и миелопероксидазы в плазме венозной крови до и после малообъемной гемоперфузии у пациентов с воспалительными и гнойно-некротическими заболеваниями пальцев и кисти.
7. Провести анализ результатов применения малообъемной гемоперфузии в клинике и оценить степень эффективности использования данного метода при разных видах патологии.
Научная новизна. В результате экспериментально-клинических исследований впервые получены данные, которые позволяют оценить роль активации крови при малообъемной гемоперфузии через гемосорбенты в комплексной терапии пациентов с различными видами патологии.
Экспериментально доказано, что при перфузии малого объема крови (50 мл) через колонку с углеродным гемосорбентом происходят изменение клеточного состава, увеличение удельной хемилюминесценции крови, а также активация лейкоцитов, степень которой зависит от химической природы гемосорбента.
Анализ регионарного кровотока показал, что малообъемная гемоперфузия через гемосорбенты (СКТ-6А-ВЧ, Агароза-4Б) сосудистого региона задней конечности лабораторных крыс приводит к увеличению доли сердечного выброса, адресованной тканям перфузируемой конечности, и повышению в ней интенсивности микроциркуляции.
Установлено, что усиление регионарного кровотока при малообъемной гемоперфузии пораженной конечности у людей сочетается с увеличением суммарной концентрации нитратов и нитритов в венозной крови, а также с повышением концентраций эйкозаноидов, обладающих вазодилятаторными свойствами. При использовании малообъемной гемоперфузии у пациентов с термическими поражениями конечностей снижается микробная обсемененность раневой поверхности. Регионарная малообъемная гемоперфузия у пациентов с воспалительными и гнойно-некротическими заболеваниями конечностей вызывает повышение концентраций лактоферрина и миелопероксидазы, а также увеличение содержания противовоспалительных и уменьшение провоспалительных цитокинов в венозной крови.
Теоретическая и практическая значимость.
Полученные в исследовании теоретические и практические данные расширяют представления о возможных эффектах активации клеток крови при проведении перфузии через гемосорбенты. Комплексная оценка эффектов малообъемной гемоперфузии в эксперименте и клинике позволяет рассматривать активацию клеточных элементов крови при контакте с гемосорбентами как фактор, оказывающий терапевтический эффект при использовании традиционных методов эфферентной терапии. Теоретически обоснована целесообразность проведения малообъемной гемоперфузии для профилактики и коррекции микроциркуляторных нарушений при различных видах патологии.
Разработаны гемоконтактное устройство и оригинальные способы проведения малообъемной гемоперфузии сосудистых регионов людей при различных видах патологии. Доказано, что способ малообъемной гемоперфузии может быть использован в схемах терапии критической ишемии и термических травм нижних конечностей, а также воспалительных и гнойно-некротических заболеваний пальцев и кисти.
Включение регионарной малообъемной гемоперфузии через углеродный гемосорбент в комплекс стандартной терапии больных с воспалительными и гнойно-некротическими заболеваниями пальцев и кисти приводит к сокращению времени пребывания пациентов в стационаре. Использование целевой малообъемной гемоперфузии в комплексной терапии больных с критической ишемией нижних конечностей приводит к снижению числа высоких ампутаций и уменьшению летальности в отдаленные сроки.
Основные положения, выносимые на защиту
1. При контакте крови с углеродным гемосорбентом СКТ-6А-ВЧ in vitro происходит изменение клеточного состава, увеличение удельной хемилюминесценции крови, а также активация лейкоцитов, степень которой зависит от химической природы используемого гемосорбента (СКТ-6А-ВЧ и Агароза-4Б).
2. При малообъемной гемоперфузии задней конечности крыс с использованием углеродного сорбента СКТ-6А-ВЧ или Агарозы-4Б наблюдаются усиление кровоснабжения перфузируемой конечности и тенденция к его увеличению в контралатеральной области.
3. Усиление регионарного кровотока при малообъемной гемоперфузии пораженной конечности у людей сочетается с увеличением суммарной концентрации нитратов и нитритов, а также с повышением концентраций метаболитов арахидоновой кислоты за счет преимущественного увеличения содержания эйкозаноидов, обладающих вазодилятационными свойствами.
4. Применение малообъемной гемоперфузии у пациентов с воспалительными и гнойно-некротическими заболеваниями конечностей приводит к усилению удельной хемилюминесценции оттекающей от пораженного региона крови, увеличению концентраций лактоферрина и миелопероксидазы, а также к изменению соотношения цитокинов в плазме крови – увеличению концентрации противовоспалительных (ИЛ-10) и уменьшению содержания провоспалительных (ИЛ-1, ИФН-, ФНО- ИЛ-8) цитокинов.
5. Применение курса (4 процедуры) малообъемной гемоперфузии через СКТ-6А-ВЧ в комплексе со стандартной терапией приводит к коррекции гемодинамических нарушений в перфузируемом сосудистом регионе, улучшению ближайших и отдаленных результатов лечения больных с критической ишемией и термическими травмами нижних конечностей, а также воспалительными и гнойно-некротическими заболеваниями пальцев и кисти.
Личный вклад автора. Личное участие автора выразилось в определении основной идеи исследования, выработке методов его выполнения, непосредственном участии при выполнении экспериментального раздела, разработке на уровне изобретений способов малообъемной гемоперфузии и проведении комплексной оценки возможных механизмов их лечебного эффекта при различных видах патологии. Проведена статистическая обработка и анализ полученных результатов исследования.
Апробация работы. Международная конференция «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге», 2001; Конференция «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины», СПб., 2001; Конференция «Актуальные проблемы комбустиологии, реаниматологии и экстремальной медицины» Саранск, 2001; III Всероссийская конференция «Гомеостаз и инфекционный процесс, Сочи, 2002; Международный Конгресс хирургов, Петрозаводск, 2002; Международная конференция «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге, 2002; Научно-практическая конференция «Клиническая эндокринология – достижения и перспективы», СПб., 2003; Юбилейная конференция ВМА «Актуальные проблемы хирургии сердца и сосудов, СПб., 2003; IV научно-практическая конференция хирургов СЗ России, Петрозаводск, 2003; Конференция «Механизмы типовых патологических процессов», СПб., 2003; Всероссийская конференция с международным участием «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге – 2003»; XXXVI Научная конференция “Оптимизация больничной среды средствами новых технологий», СПб., 2004; Научная конференция «Методы исследования регионарного кровообращения и микроциркуляции в клинике», СПб., 2004; Научная конференция «Актуальные вопросы гематологии и трансфузиологии», СПб., 2004; Научная конференция «Актуальные проблемы прикладной анатомии, оперативной и клинической хирургии», СПб., 2004; VIII Всероссийский форум «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге», 2004; I Съезд амбулаторных хирургов, 2004; IX Всероссийский форум «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге», 2005; I Съезд физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека», Сочи, 2005; Юбилейная международная конференция «Современные проблемы науки и образования», Москва, 2005; X Всероссийский научный форум с международным участием «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге. Молекулярные основы иммунорегуляции, иммунодиагностики и иммунотерапии», 2006; I научно-практическая конференция ФМБА России «Актуальные вопросы профпатологии», Северодвинск, 2007; XI Всероссийский форум с международным участием «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге. Молекулярные основы иммунорегуляции, иммунодиагностики и иммунотерапии», 2007; Международная научная конференция РАЕ, Москва, 2007; Объединенный иммунологический форум, СПб., 2008; II Съезд физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека», Кишинев, 2008; Пятый Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития», Москва, 2009.
Внедрение результатов исследования. Результаты диссертационной работы внедрены: в научные исследования ФГУП НИИ промышленной и морской медицины (Санкт-Петербург), в учебный процесс кафедры общей хирургии СПб ГМА им. И.И.Мечникова, в лечебный и преподавательский процесс С-Пб Государственного НИИ скорой помощи им. И.И.Джанелидзе, в клиническую практику хирургического отделения больницы г. Переяславль-Залесский, а также в лечебный процесс С-Пб Центра по лечению хирургических инфекций (Городская больница №14), отделения гнойной остеологии 20-2 Городской больницы Петра Великого, 3 хирургического отделения Городской больницы №3 (Санкт-Петербург).
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 76 научных работ, в том числе 8 работ в изданиях, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Текст диссертации изложен на 285 страницах машинописи и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, из 4-х глав собственных исследований, обсуждения результатов и выводов. Библиография включает 417 источников, из которых 265 отечественных и 152 зарубежных. Работа иллюстрирована 11 рисунками и 48 таблицами.
