Введение к работе
Актуальность проблемы. Несмотря на достигнутые успехи в лечении и профилактике острого панкреатита, этиология и патогенез заболевания является предметом интенсивных клинических и экспериментальных исследований (Атанов Ю. П..1993, Sandllands,J.,1990). В литературе в основном обсуждаются две концепции происхождения острого панкреатита: обструкция и рефлюкс (Веронский Г.И. с со-авт. ,1993; Нестеренко Ю. А. с соавт., 1993; Sandllands D.et.al., 1990), вследствие чего развивается внутрипротоковая ги-пертензия. снижается гидроэкболическая функция поджелудочной железы, формируются слизистые пробки и повышается давление в протоках. Секрет выделяется не в центроацинозный проток, а в паренхиму железы - развивается аутолиз (Vollmar В. et.al.,1989; Kort W.J., Tlnga С. J., Wilson J.N. ,1989). В указанных работах речь идет о повреждении поджелудочной железы на уровне органа за счет прямого цитотоксического действия метаболитами, образующимися при аутоли-зе. В железе -наблюдается нарушение оттока, но не выработки пищеварительных ферментов (Nonaka A. et.al.,1989; Sporman Н. Scko-lowskl A.,Letko, 1989).
Ранние морфологические изменения в поджелудочной железе (ПК) в основном сводятся к отложению фибрина в просвете артериол. артерий (Филипенко П.С,1995: RabyJ С.,1993), и последующего повреждения сосудистого эндотелия активированными нейтрофилами (Fea-гоп D.Т.,Wong W.,1994). Очевидно, стимуляция нейтрофилов в очаге воспаления сопровождается усиленным образованием супероксид-анионов (Webster R..et.al., 1992), которые резко снижают вазодилата-цию, развивающуюся в ответ на воздействие ацетилхолина, брадики-нина, эндотелиального фактора релаксации, простациклина (Onsteln Е..Nichols А.,1989). Активированные нейтрофилы. мононуклеарные клетки освобождают при экзоцитозе лизосомальные ферменты (Vara-nl.J. et.al., 1989), высокотоксичные продукты кислорода, тромбок-сан Аг и лейкотриен С4 (Okusawa S. at.al..1988; Schlrmer W. et.al. 1988). Метаболиты кислорода инактивируют a-1-антитрипсин -основной ингибитор сериновых протеиназ лизосом, вследствие его окисления и протеолиза (Weiss S.J., Gressler В.. Mlzon С, 1992). Резко возрастает мембраноповреждающее действие лизосомальных ферментов на клетки эндотелия капилляров (Маянская С.Л- с соавт. ,1994) - повышается сосудистая проницаемость, формируется отек поджелудочной железы (Weksler R et. аі., 1989).
Тромбообразование и отек приводят к полной окклюзии просвета
капилляров (Tolins J.P.,RoiJ L.,1991), резкому снижению концентрации кислорода, энергетически богатых фосфатов, внутриклеточному увеличению лактата (Смирнов Д.А..1994; Clozel М.,1989; Ando К. et.al.,1991; Zatz P.., Denulci G. 1991). Временная ишемизация значительно увеличивает патологические изменения в поджелудочной железе. Однако,, существенную роль.в развитии воспалительных реакций играет .не только ,*i не столько абсолютное содержание в ткани 0г сколько соотношение между содержанием 0г и активностью (сохранностью) систем, 'Продуцирующих активные формы кислорода, а также систем, защищающих ткань от 0г. Именно от этого взаимоотношения зависит и запуск, и дальнейшее разветвление цепных свободноради-кальных реакций (Арчаков А. И. Мохосеева И. Н., 1989; Бородин Е.А. с соавт. 1992). Следует подчеркнуть, что окислительные метаболиты кислорода выступают на клеточном уровне не. только.как повреждающий фактор, но и как контролирующий механизм синтеза простагландинов: за счет стимуляции ими ингибирования метаболизма арахидоно-вой кислоты (Осипов А.Н., Азизова Q.A., Владимиров Ю. А., 1.990; Herland J. et.al.,1991; Jwamots J. et.al..1992).
Биосинтез, действие и разрушение простагландинов ограничено, главным образом, местом их образования. Это дает основание рассматривать их как "аутокоиды"-биорегуляторы ,,с разнонаправленным механизмом действия (Марков Х.М.,1990).
Таким образом, логично было бы предположить, что ослабление этого "первого удара" метаболитами на клетки поджелудочной железы путем увеличения синтеза или экзогенного введения простагландинов с цитопротективным действием позволит уменьшить свободнорадикаль-ное окисление лилвдов в клеточных мембранах за счет возможной активации внутриклеточных механизмов антиперекисной защиты.
В соответствии с этим целью настоящего исследования явилось обоснование гипотезы об участии ПЯЛ, активных метаболитов кислорода, энергетического обмена, процессов ПОЛ. лизосомально - ваку-олярного аппарата в едином механизме развития острого панкреатита и влиянии на эти патогенетические механизмы экзогенных простагландинов.
В соответствие с поставленной целью нами решались следующие задачи:
-
Разработка экспериментальной (цитотокмческой) модели острого (геморрагического) панкреатита.
-
Изучение влияния панкреацитотоксинов и активированных гранулоцитов крови на развитие воспалительного процесса в подже-
лудочной железе.
-
Определение роли ферментов лизосом клеток поджелудочной железы (0-гликозидазы, fl-галактозидазы, кислой фосфатази, ДНК-азы. РНК-азы) и миелопероксидазы ПЯЛ в морфогенезе экспериментального панкреатита.
-
Выявление изменений интенсивности свободнорадикального окисления липидов клеточных мембран поджелудочной железы на различных стадиях развития острого панкреатита.
, 5. Анализ механизмов активации лизосомально-вакуолярного аппарата, клеток поджелудочной железы продуктами свободнорадикального окисления митохондриальных мембран.
-
Определение влияния продуктов свободнорадикального окисления липидов на активность ферментов, сопряженных с окислением и восстановлением глутатиона.
-
Анализ антирадикальной защиты клеточных мембран поджелудочной железы каталазой. супероксиддисмутазой и ферментами окислительно - восстановительного перехода глутатиона.
-
Выявление зависимости свободнорадикального окисления липидов клеточных мембран поджелудочной железы от напряженности энергетического обмена. ' '''
-
Изучение влияния простациклина и энзапроста'на'кйелородо-зависимые механизмы повреждения и защиты клеточных мембран поджелудочной железы.
-
Анализ взаимосвязи между увеличение?.! активности лизосо-мальных ферментов в крови больных острым панкреатитом и структурными нарушениями в поджелудочной железе.
-
Выявление возможного участия лизосомальных ферментов сыворотки крлви больных острым панкреатитом в активации процессов перекисногс окисления липидов (ПОЛ) эритроцитарных мембран.
-
Изучение зависимости активации процессов перекисного окисления липидов в эритроцитах больных острым панкреатитом от напряженности энергетического обмена; природы связи с мембраной и стационарной активности антиокислительных ферментов.
Научная новизна. Разработана и апробирована в эксперименте цитотокеическая модель острого геморрагического панкреатита, на которой прослежены все стадии развития воспалительного процесса в поджелудочной железе.
Впервые в эксперименте показана роль цитотоксинов и активированное гранулоцитов крови в повреждении, регенерации и склерозировании поджелудочной железы при остром панкреатите (ОН). Дока-
зано прямое участие лизосомально - вакуолярного аппарата в морфогенезе острого панкреатита.
Впервые в эксперименте обнаружена причинно - следственная связь между активацией свободнорадикальных реакций в липидах клеточных мембран и развитием воспалительного процесса в поджелудочной железе. Доказано активирующее влияние различных продуктов пе-рекисного окисления липидов митохондриальных мембран на лизосомально - вакуолярный аппарат поджелудочной железы.
Установлена прямая зависимость процессов перекисного окисления липидов и антиперекисной защиты от напряженности энергетического обмена в клетках поджелудочной железы.
Впервые на модели ОП показано торможение процессов ПОЛ экзогенными простагландинами различных серий за счет сохранения ан-тиоксидатного. резерва в клетке, препятствующего дезинтеграции мембранных структур.
Установлена взаимосвязь между увеличением активности лизосо-мальных ферментов в крови больных острым панкреатитом и структурными нарушениями в поджелудочной железе. Впервые доказано участие лизосомальных ферментов сыворотки крови больных острым панкреатитом в формировании интоксикационного синдрома и активации процессов перекисного окисления липидов в эритроцитах. Показано, что на уровне мембраны эритроцита происходит более существенная активация процессов ПОЛ, чем в целой клетке, степень активности которых зависит от структуры мембраны и первоначальной активности связанных с мембраной ферментов.
Доказано, что степень устойчивости дегидрогеназ пентозо -фосфатного пути окисления глюкозы ШФП) эритроцитов к ингибирую-щему эффекту НАДФ Н2 определяется способностью красных кровяных клеток участвовать в генерации НАДФ-Н2 для поддержания необходимой концентрации восстановленного глутатиона. так как окисленный глутатион активирует дегидрогеназы ПФП. понижая уровень НАДФ+/НАДФ-Н2 и вызывая "деингибирование" этих ферментов.
Теоретическая и практическая значимость. Разработанная цито-токсическая модель геморрагического панкреатита позволяет изучить патогенез и морфогенез заболевания на органном, клеточном, субклеточном и молекулярном уровне, основные положения работы расширяют и конкретизируют теоретические представления об участии кис-лородозависимых процессов в механизмах повреждения и защиты клеток поджелудочной железы при остром панкреатите. Полученные в ходе экспериментов данные указывают на приоритетную роль активации
свободнорадикальных реакций в липидах мембран клеток поджелудочной железы как патогенетического механизма острого панкреатита. Со всея очевидностью доказано, что на ранних этапах развития острого панкреатита повреждению клеток поджелудочной железы предшествует блокада аэробных путей гликолиза, некомпенсированная активация гликогенеза и последующая активация лизосомально - вакуо-лярного аппарата для обеспечения клеток энергетическим материалом за счет эндогенного питания. Прогрессирование анаэробиоза в более поздние сроки приводит к срыву "функционального напряжения" клеток и запуску цепного цитолитического процесса.
Экспериментально обосновано применение простациклина и эн-запроста при остром панкреатите. Доказано, чго оба простагландина активно влияют на1 кислородзависимый механизм развития острого панкреатита, оказывая цитопротективный эффект, который выражен в большей степени у простациклина.
Исследование активности лизосомальных ферментов в крови больных острым панкреатитом показало, что в формирование деструктивного процесса вовлекаются лизосомы, гидролазы которых оказывают повреждающее действие на клетки поджелудочной железы. Выявленная зависимость динамики активности ферментов от характера течения острого панкреатита позволяет прогнозировать неблагоприятное, рецидивирующее течение заболевание и появление осложнений.
Доказано, что лизосомальные ферменты, попавшие в кровь, участвуют в формировании интоксикационного синдрома и выступают в качестве триггерного механизма в активации процессов перекисного окисления липидов в эритроцитарных мембранах, интенсивность процессов перекисного окисления напрямую зависит от исходной- активности антиоксидантних ферментов и готовности мембран к ..переокислению.
Внедрения. По теме исследования защищена, одна и подготовлены
к защите две кандидатские диссертации, в которых на основе, разра
ботанной цитотоксической модели ОП проведены исследования по изу
чению патогенеза интоксикационного синдрома и...защиты различных
органов антиоксидантами и эйкозаноидами. Результаты исследований
используются в лекциях на факультете последипломного образования
врачей. --..-"'
Разработан и внедрен в практику хирургических отделений Ставропольского края "комплексный метод диагностики острого, панкреатита".
1 ч' " Основные положения, выносимые на защиту: '47^Св'яЗь цитотоксинов; ПЯЛ с активацией . :кислородозависимых процессов в 'клетках поджелудочной железы при остром панкреатите.
\ Ц. Зависимость процессов перекисного окисления липидов от энергетического Ьбмена в клетках поджелудочной железы.
' 3. Трйггёрный характер активации процессов перекисного окисления '"липидов митохондрий для активации лизосомально - вакуоляр-ного аппарата'поджелудочной'железы.
4.'Взаимосвязь лизосомально - вакуолярного аппарата, энергетического обмена, цитолиза и регенераторных процессов в поджелудочной железе' при остром панкреатите.
ё." Связь ферментных реакций окислительно -.восстановительного перехода глутатиона с дегидрогеназным звеном пентозсфосфатного пути окисления глюкозы.
6. Цитопротективный механизм действия простациклина и энзап-роста на клетки поджелудочной железы при кх повреждении активными метаболитами кислорода.
7. Лизосомальные ферменты сыворотки крови - причина активации процессов 'ПОЛ в эритроцитах больных острым панкреатитом.
8. Показатель резистентности эритроцитов и эритроцитарных
мембран к "перекисному стрессу" у больных острым панкреатитом -
высокая активность каталазы.
9. Особенности активации антиокислительных ферментов в эрит
роцитах больных острым панкреатитом.
Апробация. Результаты исследований доложены на IV Всесоюзном съезде патофизиологов 3-6 октября 1989 г..г. Кишинев; научно -практической конференции "Современные методы исследований в функциональной диагностике" - Ставрополь, 1992 г.; Научно - практической конференции, . посвященной 30-ти летию факультета усовершенствования врачей Ставропольского государственного медицинского института - Ставрополь, 1994 г.; 1-ой международной конференции "Последние достижения в области заболеваний пищеварительного тракта" - Кисловодск. 26-27 января 1995 г. и опубликованы в 20 работах.
Объем и структура работы. Материалы исследований изложены на '337 страницах. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, пяти глав собственных исследований, заключения, выводов и указателя литературы, включающего 358 отечественных и 458 иностранных источников литературы. Работа иллюстрирована 3 рисунками и 33 таблицами.
