Введение к работе
Актуальность проблемы
Проблемы патогенеза чумы, разработки патогенетически обоснованных принципов комплексной терапии, прогнозирования развития заболевания актуальны до настоящего времени в связи с высокой вирулентностью и токсигенностью возбудителя, широкой распространенностью природных очагов инфекции во многих странах мира, в том числе на территории России (Грижебовский Г.М., 2006; Онищенко Г.Г., Кутырев В.В., Федоров Ю.М. и соавт., 2006; Супотницкий М.В., Супотницкая Н.С., 2006; Онищенко Г.Г., Кутырев В.В., Кривуля С.Д. и соавт., 2007; Куклева Л.М., Ерошенко Г.А., Шавина Н.Ю и соавт., 2007; Марамович А.С.,
Косилко С.А., Иннокентьева Т.И. и соавт., 2008; Попов Н.В., Безсмертный В.Е., Топорков В.П. и соавт., 2009).
Независимо от клинической формы заболевания, тяжесть течения инфекционного процесса при чуме определяется прежде всего расстройствами системной гемодинамики, регионарного кровотока и микроциркуляции, связанными с нарушениями коагуляционного, тромбоцитарно-сосудистого звеньев системы гемостаза и реологических свойств крови (Заболотный Д.К., 1915; Лобанов В.Н., 1956; Киселева И.Е., 1959; Николаев Н.И., 1968; Дальвадянц С.М., Земцова И.Н., Белобородов Р.А. и соавт., 1980; Понукалина Е.В., Маслякова Г.Н., Ковалев В.Ф. и соавт., 1990; Захаров А.В., 1991; Домарадский И.В., 1998).
На высоте чумной инфекции и интоксикации развиваются типовые патологические процессы, полиорганная недостаточность, в частности, недостаточность дыхательной, сердечно-сосудистой систем, обусловливающие формирование дыхательной, циркуляторной, гемической, тканевой гипоксии. Очевидно, что гипоксическое состояние привносит новые молекулярно-клеточные механизмы в патогенез чумной инфекции и интоксикации за счет чрезмерного образования активных форм кислорода, приводящих к свободнорадикальной дестабилизации биологических мембран клеток различной морфофункциональной организации и модулирующих действие токсических и ферментных факторов патогенности Yersinia pestis.
Однако до настоящего момента практически не изучена роль интенсификации свободнорадикального окисления в патогенезе чумной инфекции и интоксикации. Между тем, свободные радикалы, имея неспаренные электроны на внешних орбиталях, выступают в роли мощных окислителей, захватывая водородные ионы от нуклеиновых кислот, полиненасыщенных жирных кислот, сульфгидрильных групп структурных, ферментных белков и других соединений, вызывают нарушения их структуры и функциональных свойств (Владимиров Ю.А., 2000; Гуляева Л.Ф., Вавилин В.А., Ляхович В.В., 2000; Денисов Е.Т., Афанасьев И.В., 2005; Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Бизенкова М.Н. и соавт., 2006; Weaver K.F., 2001; Karp G., 2005; Strolin Benedetti M., 2006).
В связи с вышеизложенным, исход развития чумной инфекции и интоксикации определяется не только биологическими особенностями факторов патогенности чумного микроба, характером их селективной рецепции, состоянием иммунологических механизмов защиты и резистентности организма, но и характером вторичных неспецифических функциональных и метаболических сдвигов, развивающихся по стереотипным механизмам и в значительной мере потенцирующих действие токсинов и ферментов Y.pestis. Молекулярно-клеточные механизмы усиления летального и цитопатогенного действия токсинов остаются в значительной мере не изученными.
В настоящее время достигнуты большие успехи в разработке методов этиотропного и симптоматического лечения чумной инфекции, основанных на использовании антибиотиков широкого спектра действия, сульфаниламидных, нитрофурановых, кардиотонических, дезинтоксикационных препаратов, витаминов, оксигенотерапии и т.д. (Домарадский И.В., 1998; Романов В.Е., Васильев Н.Т., Шабалин Б.А. и соавт., 2001; Арутюнов Ю.И., 2004; Самсыгина Г.А., 2005;
Яковлев С.В., 2005; Рыжко И.В., Шербанюк А.И., Смородинова Ю.В. и соавт., 2006; Бондарева Т.А., Поярков А.Ю., Вазнов Е.Ю., 2009).
Однако в комплексной терапии чумы не получили широкого применения фармакологические препараты со свойствами антиоксидантов, антигипоксантов, мембранопротекторов, стабилизирующих биологические мембраны клеток за счет снижения интенсивности образования активных форм кислорода и других свободных радикалов, активации антиоксидантной системы клеток и, соответственно, предотвращения чрезмерной интенсификации процессов липопероксидации.
Цель исследования
Установить значение свободнорадикальной дестабилизации биологических мембран клеток в механизмах расстройств реологических свойств крови, ее коагуляционного потенциала, регионарного кровотока, микроциркуляции при экспериментальной чумной интоксикации и патогенетически обосновать новые принципы депотенцирования цитопатогенного и летального эффектов токсинов Y.pestis.
Задачи исследования
1. Установить роль интенсификации процессов липопероксидации, недостаточности антиоксидантной системы крови и тканей в механизмах дестабилизации биологических мембран, развития синдромов цитолиза и аутоинтоксикации при прогрессирующих формах чумной интоксикации, достигаемых введением возрастающих доз «мышиного» токсина, липополисахарида Y.pestis и их комбинированным воздействием.
2. На различных моделях чумной интоксикации у животных различной видовой принадлежности изучить характер и механизмы расстройств реологических свойств крови под влиянием возрастающих доз липополисахарида, «мышиного» токсина Y.pestis, их сочетания, установить их патогенетическую взаимосвязь с активацией процессов липопероксидации, недостаточностью антирадикальной защиты клеток крови и сдвигами ее клеточного состава.
3. Изучить механизмы индукции и потенцирования расстройств коагуляционного потенциала крови на различных моделях экспериментальной чумной интоксикации в условиях воздействия возрастающих доз «мышиного» токсина, липополисахарида чумного микроба и их сочетания. Выявить патогенетическую взаимосвязь сдвигов коагуляционного потенциала крови с состоянием процессов липопероксидации, степенью дестабилизации биологических мембран и нарушениями клеточного состава периферической крови.
4. Установить характер нарушений системной гемодинамики, регионарного кровотока и микроциркуляции в тканях внутренних органов в динамике чумной интоксикации, индуцированной введением возрастающих доз липополисахарида, «мышиного» токсина и их комбинированного воздействия на животных различной видовой принадлежности, а также выявить патогенетическую взаимосвязь указанных нарушений с интенсификацией процессов липопероксидации и недостаточностью антирадикальной защиты клеток различной морфофункциональной организации.
5. Изучить роль нарушений цитокинового профиля (уровней TNF-,
IL-1, -интерферона в крови) в развитии молекулярно-клеточных механизмов адаптации или дезадаптации, в том числе в патогенезе системных расстройств коагуляционного потенциала, реологических свойств крови и микроциркуляции в динамике прогрессирующих форм чумной интоксикации, достигаемой введением липополисахарида и сочетанным воздействием липополисахарида и «мышиного» токсина Y.pestis.
6. Патогенетически обосновать новые способы депотенцирования летального и цитопатогенного эффектов токсинов Y.pestis, коррекции гемодинамических сдвигов на основе комплексной медикаментозной терапии, включающей антигипоксанты, антиоксиданты, мембранопротекторы, донаторы сульфгидрильных групп, адреномодуляторы.
-
Установить наиболее чувствительные объективные критерии оценки тяжести расстройств гемореологии, регионарного кровотока, метаболических сдвигов, свойственных бактериальному эндотоксикозу, комбинированному воздействию липополисахарида и «мышиного» токсина возбудителя, а также эффективности использования различных способов депотенцирования цитопатогенных эффектов токсинов Y.pestis.
Научная новизна
Доказано, что основные токсические факторы патогенности Y.pestis – липополисахарид и «мышиный» токсин - вызывают развитие системных расстройств метаболического статуса, обнаруживающих патогенетическую взаимосвязь с нарушениями микрогемоциркуляции, гемореологии и коагуляционного потенциала крови, определяющих формирование полиорганной недостаточности при тяжелых формах чумной интоксикации.
Закономерной особенностью чумной интоксикации является взаимопотенцирование летального и цитопатогенного эффектов липополисахарида и «мышиного» токсина на клеточном, органном и системном уровнях, что проявляется более глубокими сдвигами показателей коагуляционного гемостаза, фибринолиза, системного, регионарного кровотоков, микроциркуляции, реологических свойств крови и метаболического статуса.
Впервые в динамике интоксикации, индуцируемой липополисахаридом, «мышиным» токсином и их сочетанным воздействием на животных различной видовой принадлежности, установлена взаимосвязь дозозависимой активации процессов липопероксидации на фоне недостаточности антирадикальной защиты клеток крови и тканей внутренних органов с нарушениями коагуляционного потенциала крови, ее реологических свойств и клеточного состава, а также сдвигами гемодинамики, расстройствами микроциркуляции в различных внутренних органах.
Впервые показано, что при прогрессирующих формах чумной интоксикации, индуцируемой липополисахаридом, «мышиным» токсином и их сочетанным воздействием на животных различной видовой принадлежности, уже в ранний период интоксикации формируется снижение вязкости крови в широком диапазоне скоростей сдвига (от 5 до 300 с-1), обусловленное тромбоцитопенией, эритропенией, связанных с недостаточностью антирадикальной защиты клеток крови, появлением «жестких» эритроцитов, а также развитием гипо- и афибриногенемии.
Установлено, что развитие чумной интоксикации различной степени тяжести, достигаемой введением липополисахарида, сопровождается возникновением выраженного дисбаланса цитокинов, обнаруживающего прямую взаимосвязь с дозой используемого токсина и тяжестью клинических проявлений интоксикации.
Взаимопотенцирование цитопатогенного и летального эффектов липополисахарида и «мышиного» токсина Y.pestis сочетается с усилением продукции провоспалительного цитокина TNF- и снижением уровня
-интерферона в крови, приводящих к развитию реакций дезадаптации в виде прогрессирующего нарушения системной гемодинамики, регионарного кровотока и микроциркуляции за счет снижения базального сосудистого тонуса, сдвигов коагуляционного потенциала крови и ее реологических свойств.
Впервые в различных вариантах моделирования чумной интоксикации, достигаемой сочетанным введением липополисахарида и «мышиного» токсина Y.pestis, обнаружены возможность снижения летального эффекта токсинов и обратимость системных метаболических сдвигов в виде подавления чрезмерной интенсификации липопероксидации и свободнорадикальной дестабилизации биологических мембран клеток различных органов и тканей.
Все вышеизложенное позволило сформулировать новые принципы медикаментозной коррекции летального и цитопатогенного эффектов токсинов Y.pestis с использованием комплексного применения антиоксидантов, антигипоксантов, мембранопротекторов, ингибиторов протеаз, адреномодуляторов, а также новые диагностические и прогностические критерии оценки тяжести интоксикации.
Практическая значимость
Проведенные исследования дают патогенетическое обоснование новым принципам оценки тяжести нарушений метаболического и цитокинового статусов, расстройств реологических свойств крови, системной, регионарной гемодинамики и микроциркуляции при чумной интоксикации.
Так, при установлении степени тяжести течения чумной интоксикации, индуцированной липополисахаридом, или системной эндотоксемии другой бактериальной природы следует учитывать раннюю активацию процессов липопероксидации на фоне подавления активности антирадикальной защиты клеток различной морфофункциональной организации. Чувствительными информативными методами оценки тяжести метаболических расстройств при системной эндотоксемии, а также при чумной интоксикации, достигаемой введением липополисахарида и «мышиного» токсина, являются определение содержания в крови продуктов липопероксидации – гидроперекисей липидов, малонового диальдегида и маркеров тяжести аутоинтоксикации – молекул средней массы, а также показателей активности супероксиддисмутазы, каталазы, содержания общих сульфгидрильных групп и витамина Е.
Резкое возрастание содержания гидроперекисей липидов, малонового диальдегида, молекул средней массы, а также прогрессирующая недостаточность ферментного и неферментного звеньев антиоксидантной системы клеток различных тканей, в том числе – крови, свидетельствуют о прогрессирующем течении чумной интоксикации и недостаточной эффективности проводимой терапии.
Снижение уровня промежуточных продуктов липопероксидации и молекул средней массы, а также реактивация супероксиддисмутазы, каталазы крови, повышение содержания общих сульфгидрильных групп и витамина Е сыворотки крови, увеличение перекисной устойчивости эритроцитов в динамике чумной интоксикации, достигаемой введением возрастающих доз липополисахарида, «мышиного» токсина и их сочетанного воздействия, свидетельствуют о благоприятном прогнозе патологии.
Для оценки состояния гемореологии при чумной интоксикации, системной эндотоксемии, обусловленной инфекциями, вызванными другими грам-отрицательными возбудителями целесообразно определение вязкости цельной крови, индексов деформируемости и агрегации эритроцитов. Наиболее ранними, прогностически неблагоприятными признаками расстройств реологических свойств крови при чумной интоксикации и недостаточной эффективности терапевтических мероприятий являются снижение вязкости цельной крови при высоких и низких скоростях сдвига, вязкости плазмы крови, появление «жестких» эритроцитов с низкой деформируемостью и агрегационной способностью.
Установление ведущей роли активации процессов липопероксидации в молекулярно-клеточных механизмах потенцирования эффектов липополисахарида и «мышиного» токсина позволило патогенетически обосновать новые принципы медикаментозной коррекции летальной и цитопатогенной активности токсинов, включающие использование в комплексной терапии чумной интоксикации антиоксидантов и антигипоксантов субстратного и регуляторного действия – цитофлавина, мафусола, эмоксипина, димексида, а также донаторов сульфгидрильных групп, ингибиторов протеаз, адреномодуляторов.
Положения, выносимые на защиту
-
В различных вариантах моделирования чумной интоксикации, достигаемой введением экспериментальным животным различной видовой принадлежности возрастающих доз липополисахарида, «мышиного» токсина и их сочетанным воздействием (от ЛД25 до 2ЛД50), обнаружена системная дозозависимая активация процессов липопероксидации в крови и гомогенатах внутренних органов, обусловленная недостаточностью ферментного и неферментного звеньев антирадикальной защиты клеток различной морфофункциональной организации. В молекулярно-клеточных механизмах взаимопотенцирования летального и цитопатогенного эффектов липополисахарида и «мышиного» токсина Y.pestis важная роль должна быть отведена прогрессирующей интенсификации процессов липопероксидации и недостаточности антирадикальной защиты биологических мембран клеток.
-
Активация процессов липопероксидации, недостаточность антиоксидантной системы клеток крови в динамике чумной интоксикации, достигаемой введением возрастающих доз липополисахарида, а также сочетанным воздействием липополисахарида и «мышиного» токсина животным различной видовой принадлежности, обнаруживают корреляцию с развитием лейкопении, тромбоцитопении, эритропении, снижением вязкости крови при различных скоростях сдвига, индексов деформируемости и агрегации эритроцитов.
-
Закономерными проявлениями системных патогенных эффектов токсинов Y.pestis являются прогрессирующая по мере утяжеления интоксикации недостаточность внешнего и внутреннего механизмов формирования протромбиназы, активация антикоагулянтных механизмов и системы фибринолиза, нарушения системной гемодинамики гиподинамического типа, расстройства регионарного кровотока и микроциркуляции, коррелирующие с тяжестью клинических проявлений интоксикации.
-
Установление патогенетической значимости активации процессов липопероксидации в механизмах потенцирования летального и цитопатогенного действия липополисахарида и «мышиного» токсина Y.pestis позволило сформулировать новые принципы депотенцирования патогенных эффектов указанных токсинов, включающие использование фармакологических препаратов со свойствами антиоксидантов, антигипоксантов, мембранопротекторов, направленные на подавление чрезмерной интенсификации процессов липопероксидации, реактивацию ферментного, неферментного звеньев антиоксидантной системы клеток крови и тканей внутренних органов и, соответственно, снижение летальной активности токсинов
-
В качестве объективных высокочувствительных критериев оценки системных метаболических сдвигов при чумной интоксикации, достигаемой введением липополисахарида, «мышиного» токсина Y.pestis или их сочетанным воздействием, могут быть использованы показатели содержания в крови промежуточных продуктов липопероксидации – малонового диальдегида и гидроперекисей липидов, маркеров аутоинтоксикации – молекул средней массы, общих сульфгидрильных групп, витамина Е, а также показатели активности ферментного звена (супероксиддисмутаза, каталаза) в крови. Накопление в крови промежуточных продуктов липопероксидации на фоне снижения активности антиоксидантной системы является прогностически неблагоприятным признаком.
-
Общность структуры липополисахарида эндотоксинов различных грамотрицательных бактерий, его биологических свойств, механизмов рецепции клеточными элементами различных тканей, способность вызывать стереотипный комплекс цитокинопосредованных системных метаболических и функциональных расстройств позволяют экстраполировать полученные нами данные о патогенезе нарушений коагуляционного потенциала, реологических свойств и клеточного состава периферической крови, характера гемодинамических расстройств при чумной интоксикации, достигаемой введением липополисахарида, на другие виды интоксикаций и инфекций, индуцируемых грамотрицательной микрофлорой.
Апробация работы
Материалы работы доложены или представлены на международном конгрессе «Практикующий врач» (Сочи, 2002); 3-й Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 175-летию со дня рождения
Ф.В. Овсянникова «Механизмы функционирования висцеральных систем»
(С.-Петербург, 2003); 65-й юбилейной научно-практической конференции студентов и молодых специалистов СГМУ «Молодые ученые – здравоохранению региона» (Саратов, 2004); научно-практической конференции «Реаниматология, ее роль в современной медицине» (Москва, 2004); III Конгрессе по патофизиологии с международным участием «Дизрегуляционная патология органов и систем» (Москва, 2004); 66-й научно-практической конференции «Молодые ученые – здравоохранению региона» (Саратов, 2005); 11-й межгородской научной конференции «Актуальные проблемы патофизиологии» (С.-Петербург, 2005); Всероссийской учебно-методической конференции с международным участием «Медицинское образование: итоги и перспективы» (Саратов, 2005); I съезде физиологов СНГ (Москва, 2005); VI Общероссийской научной конференции с международным участием «Гомеостаз и инфекционный процесс» (Кисловодск, 2005); конференции «Ивановские чтения», посвященной 80-летию со дня рождения член-корр. АМН СССР, профессора Н.Р.Иванова (Саратов, 2005); VI конгрессе с международным участием “Паллиативная медицина и реабилитация в здравоохранении» (Москва, 2005); научной конференции «Климат и окружающая среда» (Амстердам, 2005); научной конференции с международным участием «Актуальные проблемы фундаментальных исследований» (Таиланд, 2005); научной конференции с международным участием (Египет, 2006); II международной научной конференции «Современные наукоемкие технологии» (Испания, 2006); VIII Межгосударственной научно-практической конференции государств-участников СНГ «Международные медико-санитарные правила и реализация глобальной стратегии борьбы с инфекционными болезнями в государствах- участниках СНГ» (Саратов, 2007); V Национальной научно-практической конференции с международным участием «Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека» (Смоленск, 2007); объединенном пленуме Российского и Московского научных обществ патофизиологов и научного Совета по общей и частной патофизиологии РАМН, посвященной 85-летию академика РАМН Г.Н. Крыжановского «Дизрегуляционная патология органов и систем» (Москва, 2007); межрегиональной конференции «Патофизиология – современной медицине» (Ижевск, 2007); VI международной конференции «Гемореология и микроциркуляция (от молекулярных мишеней к органным и системным изменениям» (Ярославль, 2007); международных конференциях «Фундаментальные и прикладные исследования в медицине» (Пекин, 2007), (Дубай, 2007); международной конференции «Фундаментальные и прикладные исследования» (Римини, 2007), международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы медицины и биологии» (Сусс, 2007); VIII конференции «Гомеостаз и инфекционный процесс» (Сейшелы, 2007); III конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы медицины и биологии» (Сицилия, 2007); 4-м международном форуме молодых ученых «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2008); 20-м международном конгрессе по тромбологии «Настоящее и будущее тромбологии» (Атенс, 2008); IV конференции с международным участием «Медицинские, социальные и экономические проблемы сохранения здоровья населения» (Кемер, 2008); VI Сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008); международной научной конференции «Современные проблемы экспериментальной и клинической медицины» (Бангкок, 2008); научно-практической конференции молодых ученых с международным участием «Молодежь и медицинская наука ХХI века» (Шымкент, 2008); межрегиональной конференции «Докторантские чтения-2008» (Саратов, 2008); конференции, посвященной 100-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки РСФСР, академика АМН СССР Д.А. Жданова (Москва, 2008); международной конференции «Физиология и патология иммунной системы» (Москва, 2008); медицинской конференции с международным участием «Диагностика и контроль симптомов в клинической медицине» (Хургада, 2009); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Вопросы патогенеза типовых патологических процессов» (Новосибирск, 2009); ХI конгрессе с международным участием “Паллиативная медицина и реабилитация в здравоохранении» (Турция, 2009); VII международной конференции «Гемореология и микроциркуляция (от функциональных механизмов в клинику)» (Ярославль, 2009);
II межрегиональной научной конференции «Актуальные проблемы медицинской науки и образования» (Пенза, 2009).
Внедрение в практику результатов исследования
Результаты работы используются в процессе обучения слушателей факультета повышения квалификации, клинических ординаторов, аспирантов, студентов на кафедрах патологической физиологии, патологической анатомии, микробиологии, вирусологии и иммунологии, инфекционных болезней, клинической и лабораторной диагностики ГОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет
им. В.И. Разумовского Росздрава; на курсах первичной специализации и курсах усовершенствования специалистов по особо опасным инфекциям ФГУЗ РосНИПЧИ «Микроб» Роспотребнадзора; на кафедре технологий уничтожения химического оружия и токсичных веществ ФГОУ ВПО Саратовский военный институт биологической и химической безопасности МО РФ; на кафедре физиологии человека и животных ГОУ ВПО Саратовский государственный университет
им. Н.Г. Чернышевского Рособрнауки; на кафедре микробиологии, вирусологии и иммунологии ГОУ ВПО Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова Рособрнауки; на кафедре военной эпидемиологии и военной гигиены ГОУ ВПО Саратовский Военно-медицинский институт.
Публикации
Основные результаты работы изложены в 79 публикациях, в том числе в монографии «Инфекционный процесс» (Москва, 2006); в учебном пособии для аспирантов, ординаторов, слушателей ФПК ППС «Молекулярно-клеточные механизмы индукции и потенцирования цитопатогенных эффектов токсинов Yersinia pestis» (Саратов, 2009), а также в 13 статьях в журналах, рекомендованных ВАК для публикации научных работ, отражающих содержание докторских диссертаций.
Структура и объем работы
Работа изложена на 400 страницах и состоит из введения, обзора литературы,
7 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя, включающего 468 источников, из которых
324 отечественных и 144 зарубежных. Диссертация иллюстрирована 87 таблицами, 46 рисунками и схемой.
![Особенности метаболической устойчивости сосудистного эндотелия у больных артериальной гипертензией и сахарным диабетом, принципы коррекции [Электронный ресурс]](/i/i/4350/210800.png "Особенности метаболической устойчивости сосудистного эндотелия у больных артериальной гипертензией и сахарным диабетом, принципы коррекции [Электронный ресурс] Лукьянчиков Михаил Константинович")
![Патогенетическое обоснование принципов хирургической коррекции посттравматической и послеоперационной афакии у детей [Электронный ресурс]](/i/i/4491/201958.png "Патогенетическое обоснование принципов хирургической коррекции посттравматической и послеоперационной афакии у детей [Электронный ресурс] Сенченко Надежда Яковлевна")
