Введение к работе
Актуальность проблемы. В последнее время все больше внимания уделяется синдрому эндогенной интоксикации (ЭИ), что обусловлено значительной распространенностью и определением его как ведущего звена в патогенезе многих заболеваний, основу которых составляет воспалительно- деструктивный процесс (Золотов А. Н. и др., 2003; Мишнев О. Д. и др., 2003; Афанасьева А. Н. и др., 2007; Матвеев С. Б. и др., 2009; Власов А. П. и др., 2009; Marshall J. C., 2003). Множественный комплекс повреждающих факторов, сложность и разнообразие патогенетических механизмов формированиия синдрома ЭИ приводят к выраженным функциональным нарушениям и морфологическим повреждениям различных органов и систем с развитием органной и полиорганной недостаточности, которые становятся основными в тана- тогенезе и определяют высокий уровень летальных исходов (Мальцева Л. А. и др., 2004; Левит Д. А., Лейдерман И. Н., 2006; Сукоян Г. В., Антелава Н. А., 2009; Cheng I. W. et al., 2001; Davidson K. G. et al., 2002; Balamugesh T. et al., 2003; Lapauw S. et al., 2003).
Одной из наиболее уязвимых к действию повреждающих факторов при эндотоксикозе является сердечно-сосудистая система, осложнения со стороны которой, такие как острая сердечная недостаточность и фатальные нарушения ритма, становятся основными причинами смерти при данном синдроме (Марков Д. Е., Новочадов В. В., 2003; Зарипова И. В., 2006, 2008; Еремин П. А. и др., 2008; Повзун С. А., 2009; Salvo I. et al., 1995; Singh S., 1997).
Доказана связь вторичного повреждения легочной ткани при состояниях, сопровождающихся тяжелой эндотоксинемией. Легкие в данной ситуации являются одной из главных «мишеней» большинства известных факторов тканевого повреждения (Кассиль В. Л. и др., 2000, 2003; Саушев И. В., 2007).
При эндотоксикозе происходят глубокие нарушения функций клеток крови, что в итоге приводит к прогрессирующему ухудшению микроциркуляции и к гипоксии (Марков Д. Е., Новочадов В. В., 2003; Григорьева Т. И. и др., 2007; Орлов Ю. П. и др., 2008; De Backer D. et al., 2002). Форменные элементы крови выполняют функцию универсального транспортера как физиологических, так и токсических веществ, а также обеспечивают динамическое равновесие системы гемостаза (Васильева Е. М., 2005; Матюшичев В. Б., Шамрато- ва В. Г., 2005).
Механизмы развития патологических изменений при синдроме ЭИ сложны, многообразны и во многом до сих пор остаются неясными. В исследованиях последних лет большое внимание уделяется нарушениям липидного метаболизма в патогенезе полиорганной дисфункции (Савельев В. С. и др., 2009; Савельев В. С., Петухов В. А., 2010; Власов А. П. и др., 2010). Очевидно, что изменения в спектре липидов не только являются следствием воздействия патологических агентов, но и напрямую характеризуют лабильность клеточных и тканевых структур к действию повреждающих факторов (Лескова Г. Ф., Луценко В. К., 2002; Владимиров Ю. А., 2002; Власов А. П. и др., 2004; Саушев И. В., 2007; Gawaz М. Р., 2001).
Однако до настоящего времени отсутствуют сведения по углубленному исследованию генерализованных цитотоксических нарушений на основе изучения фосфолипидного состава биомембран различных клеточных образований в сопряженности с их функциональным состоянием в аспекте установления роли цитопатогенных поражений в патогенезе формирования полиорганной недостаточности при эндогенной интоксикации, в частности токсического повреждения сердца и легких. Решение проблемы может стать основой для целенаправленного научного поиска эффективных методов терапии этих диз- регуляционных патологических состояний. Приведенные доводы свидетельствуют о том, что избранная нами тема является актуальной и имеет важное академическое и прикладное значение.
Целью настоящей работы послужило определение при эндогенной интоксикации панкреатогенного генеза выраженности генерализованных цито- токсических явлений на организменном (кровь) и органном (сердце, легкие) уровнях; исследование патогенетических эффектов препаратов метаболического типа действия (антиоксиданта этоксидола, антигипоксанта ремаксола) в предупреждении прогрессирования системных цитотоксических повреждений, обусловленных эндотоксикозом.
Достижение поставленной цели предполагало решение следующих задач:
-
В условиях эндогенной интоксикации, оксидативного стресса, повышенной протеолитической и фосфолипазной активности панкреатогенного ге- неза на основе фракционного анализа липидов клеточных структур миокарда, легких, а также эритроцитов в динамике установить выраженность повреждений биомембран исследованных клеточных образований.
-
Провести корреляционный анализ выявленных дислипидных проявлений в исследованных объектах, а также в плазме крови и показателей эндогенной интоксикации, на основе чего установить роль генерализованных мембра- нотоксических явлений в патогенезе системных поражений при синдроме эндогенной интоксикации панкреатогенного генеза.
-
Определить при эндогенной интоксикации взаимосвязь изменений ли- пидного метаболизма в исследованных объектах с их функциональными нарушениями: для сердца - биоэлектрическая активность; легких - насыщение крови кислородом (кислород диффузионная способность); для эритроцитов - деформабельность, неспецифическая проницаемость, жесткость.
-
В связи с тесной метаболической кооперацией сердца и легких установить временную сопряженность функциональных нарушений в исследованных органах при эндогенной интоксикации панкреатогенного генеза.
-
Выявить корреляционную зависимость функциональных нарушений исследованных объектов с изменением липидного состава их цитомембран.
-
Установить эффект влияния препаратов метаболического типа действия из различных фармакологических групп (антиоксиданта этоксидола, анти- гипоксанта ремаксола) в предупреждении прогрессирования системных токсических поражений клеточных мембран.
-
Изучить механизмы системного цитопротекторного действия исследованных препаратов при эндотоксикозе.
-
Установить влияние препаратов метаболического типа действия на функциональные показатели исследованных объектов при эндогенной интоксикации.
-
Изучить влияние исследованных препаратов на микроциркуляцию и трофику тканей сердца и легких.
-
Определить значение ликвидации последствий генерализованной мембранодеструкции апробированными препаратами в терапии острого панкреатита на примере восстановления функционального статуса сердца, легких, эритроцитов.
Научная новизна.
Показано, что в условиях эндогенной интоксикации панкреатогенного генеза возникают системные генерализованные повреждения клеточных мембран на организменном (кровь) и органном (сердце, легкие) уровнях.
Обнаружено, что динамика содержания гидрофобных и гидрофильных токсических продуктов в плазме крови при остром панкреатите находится в корреляционной зависимости от модификации состава фосфолипидного би- слоя мембран изученных клеточных образований (г=0,70-0,99, р<0,05).
Установлено, что предикторами липидных дестабилизаций в исследованных объектах являются процессы липидной пероксидации, активизация фосфолипазных систем (на примере активности фосфолипазы A2), повреждение антирадикальной защиты, гипоксия тканевых структур.
Выявлено, что эндотоксикоз-индуцированные липидные перестройки на органном и организменном уровнях в наибольшей степени выражены в первые трое суток после моделирования экспериментального панкреатита и носят содружественный характер.
Получены доказательства, что нарушения липидного метаболизма сопровождаются существенными изменениями транскапиллярного обмена в сердце и легких, что обусловливает угнетение электрогенетической активности, снижение диффузионной способности тканей для кислорода, увеличение их кровенаполнения.
Доказано, что мембранодестабилизирующие явления в исследованных объектах при эндотоксикозе сопровождаются изменением их функционального состояния: со стороны сердца нарушается биоэлектрическая активность; легких - газообмен; со стороны эритроцитов - деформабельность, неспецифическая проницаемость, жесткость, что в целом вносит определенный «вклад» в прогрессирование заболевания.
Продемонстрированы возможности использования препаратов метаболического типа действия (антиоксиданта этоксидола, антигипоксанта ремаксо- ла) в качестве стабилизаторов структурно-функционального состояния исследованных объектов при эндотоксикозе.
Показано, что препараты, модулируя патофизиологическую фазу заболевания с итогом восстановления липидного метаболизма в исследованных объектах, приводят к существенной коррекции их функционального состояния: восстанавливают биоэлектрическую активность сердца; улучшают газообмен в легких; увеличивают деформабельность, уменьшают неспецифическую проницаемость и жесткость эритроцитов.
Обнаружено, что системное цитопротекторное действие исследованных препаратов при панкреатогенном эндотоксикозе осуществляется за счет их способности ингибировать повышенную интенсивность процессов перекисно- го окисления липидов, восстановления собственного антиоксидантного потенциала, уменьшения фосфолипазной активности и гипоксии не только в крови, но и в тканевых структурах сердца и легких.
Доказано, что важнейшим механизмом положительного действия исследованных препаратов является восстановление микроциркуляции, транскапиллярного обмена, трофики тканей сердца и легких, что уменьшает проявления дисметаболической кардио- и пневмопатии.
Исследованиями показано, что препараты, эффективно восстанавливая функционально-метаболическое состояние сердца и легких, купируя явления эндогенной интоксикации при остром панкреатите, способствуют быстрой коррекции расстройств гомеостаза, создавая тем самым благоприятные условия для регресса воспалительных явлений со стороны поджелудочной железы.
Установлено, что в патогенезе системных цитотоксических поражений при эндогенной интоксикации сопоставимое участие принимают оксидатив- ный стресс и гипоксия. Свидетельством тому являются фактически одинаковые эффекты препаратов с антиоксидантным и антигипоксантным действием в восстановлении функционально-метаболического состояния исследуемых клеточных структур.
Исходя из факта сопряженности восстановления функционального состояния сердца и легких, а также форменных элементов крови при остром панкреатите установлен универсальный механизм положительного действия препаратов через воздействия на перекрестные пути саногенеза.
Получены положительные результаты применения препаратов метаболического типа действия в отношении коррекции функционального состояния исследованных объектов (сердца, легких, эритроцитов), что в итоге уменьшает воспалительные явления в органе поражения - поджелудочной железе - и дает основание считать способность данных препаратов модулировать липидный метаболизм одним из важнейших патогенетических лечебных эффектов.
Научно-практическая значимость и внедрение результатов исследования.
Экспериментально с использованием инвазивных методик показана важнейшая роль липидных дестабилизаций в прогрессировании системных цитотоксических поражений при эндотоксикозе, установлена корреляционная связь мембранодестабилизирующих процессов с функциональными расстройствами со стороны сердца, легких и эритроцитов, что определяет базис патогенетической терапии.
Доказано, что применение антиоксиданта этоксидола и антигипоксанта ремаксола при остром панкреатите направлено на стабилизацию фосфоли- пидного бислоя мембран клеточных структур миокарда, легких и эритроцитов, что способствует предупреждению прогрессирования системного воспалительного ответа и восстановлению гомеостатических параметров.
Данные экспериментов, посвященных изучению действия мембранопро- текторной терапии на структурно-функциональное состояние сердца и легких, а также эритроцитов, с одной стороны, расширяют современные представления о механизмах регуляции биологических процессов при эндогенной интоксикации, а с другой - доказывают возможность применения этих препаратов с целью ослабления негативных эффектов системных токсических повреждений и профилактики полиорганной недостаточности.
Теоретические и практические аспекты, разработанные в диссертационном исследовании, внедрены в учебный и научный процесс кафедр факультетской хирургии и патологии с курсом патологической физиологии медицинского института ГОУВПО «МГУ им. Н. П. Огарёва».
Положения, выносимые на защиту.
В условиях эндогенной интоксикации панкреатогенного генеза возникают системные генерализованные повреждения клеточных мембран, что сопровождается изменением функционального состояния исследованных объектов (сердца, легких, эритроцитов). Указанные патофизиологические явления в наибольшей степени выражены в первые трое суток после моделирования.
Модификация состава фосфолипидного бислоя мембран изученных клеточных образований при остром панкреатите находится в корреляционной зависимости от уровня эндогенной интоксикации.
Нарушения липидного метаболизма при эндотоксикозе панкреатогенно- го происхождения сопровождаются существенным ухудшением транскапиллярного обмена в сердце и легких, что обусловливает угнетение электрогенетической активности, снижение диффузионной способности тканей для кислорода, увеличение их кровенаполнения.
Препараты метаболического типа действия (этоксидол, ремаксол) обладают способностью при эндотоксикозе панкреатогенного генеза предупреждать прогрессирование системных токсических поражений клеточных мембран. Ограничение проявлений генерализованной мембранодеструкции исследованными препаратами сопровождается уменьшением эндогенной интоксикации.
Восстановление липидного состава клеточных структур сердца, легких, эритроцитов при применении препаратов лежит в основе коррекции функционального состояния исследованных объектов.
Системное цитопротекторное действие этоксидола и ремаксола при пан- креатогенном эндотоксикозе происходит за счет их способности ингибировать повышенную интенсивность процессов перекисного окисления липидов, снижать активность фосфолипаз, гипоксию не только в крови, но и в тканевых структурах сердца и легких.
Исследованные препараты за счет восстановления микроциркуляции, транскапиллярного обмена, трофики тканей сердца и легких, мембраностаби- лизирующей способности уменьшают проявления дисметаболической кардио- и пневмопатии.
Апробация работы. Основные результаты исследования доложены и обсуждены на научных конференциях молодых ученых (Саранск, 2000-2011); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы кардиологии» (Москва, 2005); региональной научной конференции «Актуальные вопросы фундаментальной и прикладной медицины» (Саранск, 2007); Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2009-2011); межрегиональной конференции «Актуальные проблемы патофизиологии» (Санкт-Петербург, 2009); 44-й научно-практической межрегиональной медицинской конференции «Развитие системы здравоохранения и аспекты здорового образа жизни» (Ульяновск, 2009); XV-XVI межгородской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы патофизиологии» (Санкт-Петербург, 2009, 2010); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Перитонит» (Санкт-Петербург, 2009); XVI Международном конгрессе хирургов-гепатологов стран СНГ «Актуальные проблемы хирургической гепатологии» (Екатеринбург, 2009); XIV межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы диагностики, лечения и реабилитации больных» (Пенза, 2009); Российском национальном конгрессе кардиологов (Москва, 2009, 2010); XV Российской гастроэнтерологической неделе (Москва, 2009); 67-й открытой научно-практической конференции молодых ученых и студентов с международным участием «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины» (Волгоград, 2009); VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Озон, активные формы кислорода и методы интенсивной терапии» (Нижний Новгород, 2010); XIV-XV Всероссийской научно- практической конференции «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2009, 2010); итоговой региональной научно-практической конференции «Научный потенциал молодежи - будущему Мордовии» (Саранск, 2010); IV научно- практической конференции гастроэнтерологов ПФО «Гастроэнтерология: от научных достижений к клинической практике» (Нижний Новгород, 2010); научно-практической конференции с международным участием «Новые технологии в хирургии и интенсивной терапии» (Саранск, 2010); XVII Межрегиональной научно-практической конференции памяти академика Н. Н. Бурденко «Актуальные проблемы современного практического здравоохранения» (Пенза, 2010); 45-й научно-практической межрегиональной медицинской конференции «Повышение качества и доступности медицинской помощи - стратегическое направление развития здравоохранения» (Ульяновск, 2010); 2-й республиканской научно-практической конференции «Актуальные вопросы урологии и нефрологии» (Саранск, 2010); Огаревских чтениях - ежегодных научно- практических конференциях Мордовского университета (Саранск, 1998-2010).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 54 работы, из них 24 (17 статей и 7 тезисов) в журналах, рекомендованных ВАК, 1 монография. В Федеральную службу по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам подана заявка на изобретение «Способ прогнозирования острого панкреатита».
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 319 страницах машинописного текста. Состоит из введения, обзора литературы (1-я глава), материалов и методов исследования (2-я глава), результатов собственных исследований (3-7-я главы), обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, который включает 270 отечественных и 135 иностранных источников. Диссертация содержит 77 таблиц и 99 рисунков.
