Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Механизмы взаимодействия иммунной, нервной, эндокринной систем в норме и при тяжелой патологии (обзор литературы) 18
1.1. Интеграция нервной, иммунной и эндокринной систем при регуляции гомеостаза 18
1.2. Нарушения нейроэндокринного обеспечения функций системы иммунитета при терминальных состояниях и ТБ 31
Глава 2. Общая характеристика экспериментальных и клинических наблюдений, а также использованных методов исследования (собственные исследования). 51
2.1. Характеристика экспериментальных и клинических групп (дизайн исследования) 51
2.2. Общая характеристика использованных методов исследования... 59
2.2.1. Методы оценки интегративной деятельности головногомозга в эксперименте 61
2.2.1.1. Психоневрологические методы 61
2.2.1.2. Морфологические исследования головного мозга крыс 63
2.2.2. Методы оценки иммунореактивности организма и развития первичного иммунного ответа на тимусзависимый антиген 64
2.2.3. Биохимические методы исследования 66
2.2.4. Методы бактериологического исследования и антиинфекционной резистентности экспериментальных животных 67
2.2.5. Методы исследования уровня гормональной регуляции иммунного ответа у экспериментальных крыс и пациентов с ТБ 68
2.2.6. Фармакокоррекция. Обоснование выбора препарата, доз, путей введения и препарата сравнения 69
2.2.7. Характеристика статистических приемов и использованного математического аппарата 72
Глава 3. Нарушения нервной регуляции в генезе иммунных расстройств при ТБ 75
3.1. Высшая нервная деятельность у крыс после тяжелой механической травмы 75
3.2. Антигениндуцированные изменения некоторых функций нервной системы в динамике ТБ при первичном иммунном ответе 94
3.3. Морфологические основы формирования посттравматической энцефалопатии 107
3.4. Влияние иммунизации на структурно-функциональную организацию головного мозга при ТБ 143
Глава 4. Патология эндокринной регуляции системы иммунитета при ТБ 157
4.1. Посттравматические нарушения гипоталамо - гипофизарно -надпочечниковой системы и особенности ее функционирования при развитии иммунных реакций в динамике болезни 159
4.2. Гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная система у крыс и пациентов с тяжелой травмой и её изменения в динамике ТБ при первичном иммунном ответе 167
4.3. Изменение уровня пролактина и его влияние на интенсивность иммунологических реакций в динамике ТБ 172
Глава 5. Особенности функционирования системы иммунитета при тб в эксперименте и в клинике... 179
5.1. Иммунореактивность организма у крыс в динамике ТБ 179
5.2. Окислительный стресс и система иммунитета в посттравматическом периоде 188
5.3. Антибактериальная резистентность, степень инфицирования крыс, перенесших тяжелую механическую травму 201
5.4. Роль токсемии в повреждении иммунокомпетентных клеток при ТБ 207
5.5. Иммунный статус у больных с тяжелой сочетанной черепно-мозговой травмой 210
Глава 6. Экспериментальная разработка путей коррекции посттравматических нарушений с использованием синтетического аналога опиоидных пептидов даларгина 228
6.1. Оценка выживаемости белых крыс, как критерий эффективности фармакологической коррекции посттравматических нарушений (по результатам статистической обработки цензурированных данных) 229
6.2 Обоснование эффективности коррекции посттравматических нарушений центральной нервной и иммунной систем даларгином 237
Обсуждение результатов и заключение 259
Выводы 279
Список литературы 284
- Интеграция нервной, иммунной и эндокринной систем при регуляции гомеостаза
- Характеристика экспериментальных и клинических групп (дизайн исследования)
- Высшая нервная деятельность у крыс после тяжелой механической травмы
- Посттравматические нарушения гипоталамо - гипофизарно -надпочечниковой системы и особенности ее функционирования при развитии иммунных реакций в динамике болезни
Введение к работе
В последние десятилетия механическая травма представляет одну из важнейших социально-медицинских проблем в связи с возросшей частотой травматизма и тяжестью травм, преобладанием в их структуре множественных и сочетанных повреждений, высокой смертностью и инвалидностью (Теодорис К.А., 1998; Лебедев В.В., Крылов В.В., 2000; Гуманенко Е.К. и др., 2002; Annegers J.F., Coan S.P. et al., 2000; Feinstein A., Rappoport М., 2000; Lye Т.С., Shores E.A., 2000; Wagner A.K. et al., 2000; Boswell J.E. et al., 2002; Leon-Carrion J. et al., 2002; Narayan R.K. et al., 2002). Согласно данных государственного доклада о состоянии здоровья населения Российской федерации (2000) травма как причина смертности и нетрудоспособности занимает третье место, а у людей в возрасте от 11 до 45 лет является ведущей причиной смерти (Юдин Н.В., Алтухова И.С., 1999). При этом только у каждого четвертого травма несовместима с жизнью, лишь половина пострадавших погибает в состоянии травматического шока, остальные в более поздние сроки от легочных и гнойно-септических осложнений, возникновение которых обусловлено несостоятельностью системы иммунитета (Дерябин И.И., Насонкин О.С., 1987; Редькин Ю.В. и др., 1993; Соколов В.А., 1998; Миронов СП., 1999; Белобородова Н.В., Бачинская Е.Н., 2000; Сумная Д.Б., 2003). Травматическая болезнь сопровождается глубокими нарушениями клеточно-гуморального иммунитета, неспецифических факторов защиты, взаимодействия составляющих иммунного гомеостаза, развитием чрезмерной активации аутоиммунных процессов (Горбунов В.И. и др., 1996; Долгушин
И.И. и др., 1998; Гурова Я.В., Редькин Ю.В., 1999; Стариков А.С., Касумова Т.Т., 2000; Зинкин В.Ю. и др., 2001; Овденко А.Г., Голубева А.В., 2002; Старченко А.А. и др., 2002; Третьякова И.Е., 2002; Липатова Л.В. и др., 2003; Harries B.N., Gelfand J.А., 1995). Однако накопленный фактологический материал о нарушениях иммунобиологической защиты при ТБ ограничен внутрисистемными характеристиками, рассмотрением системы иммунитета вне связи с другими адаптивными системами организма и не отражает все, многообразие посттравматических реакций целостного организма.
В настоящее время не вызывает сомнения то, что работа иммунной системы, имеющей сложную и надежную саморегуляцию, корригируется мозгом, а нейроэндокринная система является связующим звеном между ЦНС и системой иммунитета, и молекулярную основу этой связи составляют многочисленные гормональные факторы и модуляторы, для восприятия которых на поверхности нейронов и лимфоцитов имеются специализированные рецепторы (Абрамов В.В., 1999; Адо А.Д. и др.,1999; Акмаев И.Г., 2001; Полетаев А.Б. и др., 2002; Черешнев В.А., Юшков Б.Г., 2002; Сепиашвили Р.И., 2003; Korneva Е.А., 1999; De Jongh Raf F.J., 2000; Hilschmann N. et al., 2000; Masek K., 2000; Petrovsky N., 2001; Vivier E., Levy Y., 2001). В свою очередь, вещества, продуцируемые системой иммунитета, в частности противомозговые антитела, интерфероны, интерлейкины, способны' вызывать изменение психики и индуцировать поведенческие сдвиги, а развитие иммунного ответа сопровождается изменениями функциональной активности структур ЦНС (Корнева Е.А. и др., 1990, 2000; Абрамов В.В. и др., 2001; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2001; Клименко В.М. и др., 2002; Muller N:, Askenheil М., 1998; Kronfol Z., Remick D.G., 2000). Комплекс накопившихся знаний в области психонейроиммунологии, обосновывающий существование интеграционных взаимоотношений иммунной, нервной и эндокринной систем и их объединение в единую нейроиммуноэндокринную систему регуляции общего гомеостаза и адаптации организма к меняющимся условиям внешней и
внутренней среды, требует применения системных принципов и подходов к разработке вопросов иммунопатогенеза ТБ.
Одним из главных аспектов изучения взаимодействия нервной,
иммунной и эндокринной систем является исследование механизмов нервной
и эндокринной регуляции функций системы иммунитета (Абрамов В.В.,
1991,1999; Полетаев А.Б. и др., 2002; Сепиашвили Р.И., 2003), приобретающее
особую значимость в условиях изменения режима работы этих систем при
терминальных состояниях. Данные аспекты иммунопатогенеза ТБ остаются
неизученными. Отсутствует целостное представление как о
посттравматических нарушениях взаимодействия составляющих
нейроиммуноэндокринной системы, о механизмах, сроках и критериях развития и восстановления, степени и уровне повреждения их интеграции, так и об организации нервной и эндокринной регуляции функций системы иммунитета при ТБ. Остаются неясными закономерности развития церебральной недостаточности (неспособности мозга обеспечить нейрогенную и гуморальную регуляцию иммунного гомеостаза), нарушений реализации гормональной формы регуляции функций системы иммунитета, посттравматического влияния изменений иммунореактивности организма при развитии иммунного ответа к корпускулярному антигену на интегративные функции головного мозга. Это существенно затрудняет определение резервов и темпов восстановления иммунной компетентности организма, оценку источников повышения терапевтических мероприятий, разработку способов модуляции активности защитных функций из-за невозможности определения ключевых регулирующих факторов и избрания мишеней, к которым целесообразно адресовать корригирующее воздействие.
Цель работы. Получение комплексной морфо-функциональной характеристики и систематизация развивающихся изменений на различных уровнях интеграции иммунной, нервной и эндокринной систем для выявления основных закономерностей нарушений нейрогуморальной регуляции функций
системы иммунитета в динамике травматической болезни и формирования патогенетически обоснованных путей их коррекции. Задачи исследования:
1. Изучить изменения интегративной деятельности высших отделов
нервной системы и оценить адекватность и качество нервной регуляции
функций системы иммунитета в различные периоды травматической болезни.
2. Установить особенности реактивных, деструктивных и
компенсаторно-восстановительных процессов в нейрональной популяции
отделов лимбической системы головного мозга, заднего гипоталамуса и коры
мозжечка в сопоставлении с изменениями высшей нервной деятельности в
посттравматическом периоде.
Выяснить изменения уровня пролактина, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой, гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной систем и значение их центральных и периферических компонентов в обеспечении иммунного ответа в динамике травматической болезни.
Исследовать влияние изменений в системе иммунитета при развитии первичного иммунного ответа к тимусзависимому антигену на степень посттравматических нарушений морфо-функционального состояния нервной и эндокринной систем.
5. Определить закономерности нарушений антибактериальной
резистентности организма, клеточно-гуморальных феноменов иммунитета и
их зависимость от выраженности расстройств экстраиммунной регуляции в
различные сроки после тяжелой механической травмы.
6. Оценить силу и характер внутри- и межсистемных взаимосвязей
показателей нервной и иммунной систем в динамике травматической болезни.
7. Доказать эффективность опиоидных пептидов в коррекции
посттравматических нарушений системы иммунитета.
Научная новизна и теоретическая значимость работы. Впервые с патофизиологических позиций в рамках концепции травматической болезни
(ТБ) проведено комплексное изучение, анализ и обобщение полученных данных о главных регуляторных системах организма: нервной, иммунной и эндокринной, их функционировании и взаимодействии на этапах болезни. При этом новым является то, что изменения высшей нервной деятельности и её структурной основы, клеточно-гуморальных феноменов иммунитета, уровня гормонов гипоталамо-гипофизарной, надпочечниковой и тиреоидной систем исследованы не только в стандартных экспериментах по моделированию тяжелой механической травмы, но и в постоянном сопоставлении с посттравматическими реакциями данных систем у животных с измененной иммунореактивностыо, с клиническими наблюдениями, в сопряжении всех составляющих нейроиммуноэндокринного блока в различные периода ТБ. Такой подход позволил охарактеризовать всю совокупность изменений как дизрегуляционную патологию взаимодействующих интегративных систем, максимальная степень выраженности которой проявляется в раннем посттравматическом периоде отсутствием реакций головного мозга на развитие' иммунного ответа, автономным функционированием системы иммунитета.
С позиции теории функциональных систем -выявлены посттравматические нарушения организации нейрогуморальной регуляции иммунологических процессов в целостном организме, роль мозговых структур в модуляции иммуногенеза, пути передачи регулирующих влияний от ЦНС к иммунной, механизмы их реализации иммунокомпетентными клетками. Выявлено влияние глубины и длительности посттравматических нарушений центральной архитектоники функциональных систем на силу иммунного ответа. Установлены общие закономерности и особенности функциональных расстройств ЦНС, развития реактивных, дистрофических, некробиотических и компенсаторно-восстановительных структурных изменений на различных уровнях организации лимбической системы мозга (энториальная кора, гиппокамп, миндалина), заднего гипоталамуса и коры мозжечка. Показано, что
ведущим механизмом нарушения физиологических и появления патологических систем мозга является перестройка межнейрональных отношений, вызванных селективным повреждением нейронов и синапсов.
Впервые выявлены нарушения гормональных механизмов регуляции функций системы иммунитета при ТБ, неспособность гипоталамо-гипофизарного комплекса, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной систем обеспечить необходимый уровень гормонов, их оптимальное соотношение для адекватного развития иммунного процесса, а также механизмы нарушения реализации модулирующих влияний от ЦНС к иммунной на уровне клеточных мембран лимфоцитов. Новым является установление особенностей расстройств регуляции процессов свободнорадикального окисления в лимфоцитах центральных, периферических органов иммуногенеза и циркулирующих лимфоцитах.
Впервые охарактеризовано реагирование системы иммунитета на травму, нанесенную в индуктивной, продуктивной фазах иммунного ответа и его развитие в посттравматическом периоде, выявлен комплекс эндокрино-иммунных реакций, который может служить прогностическим критерием не только в плане развития гнойно-воспалительных процессов, но и исхода травмы. Установлена длительная персистенция и рост микробной экспансии в органах иммунной системы и головном мозге, которая на поздних этапах ТБ становится одним из ведущих механизмов сохранения расстройств интегративной деятельности ЦНС и системы иммунитета.
Впервые с помощью математических приемов проведен анализ функциональных взаимосвязей между исследуемыми параметрами, в результате которого показано, что дисфункция нервной и иммунной систем касается не только отдельных структурных составляющих, но систем в целом и их взаимодействия.
Новым является разработанный вариант коррекции выявленных сдвигов синтетическим аналогом опиоидных пептидов даларгином.
Практическая ценность. Результаты работы раскрывают неизвестные звенья патогенеза ТБ и указывают на главенствующую роль расстройств центральных регуляторных механизмов в посттравматической патологии иммунитета. Они служат фундаментальной базой для целенаправленного изыскания способов восстановления функций регуляторных систем, разработки патогенетически обоснованных путей профилактики и коррекции иммунологических нарушений, доказательством необходимости строгого клинико-лабораторного поэтапного контроля в процессе лечения. Обоснована целесообразность применения в клинической практике синтетического аналога опиоидных пептидов даларгина, предотвращающего при ТБ тяжелые расстройства нервной и иммунной систем. Практическая ценность работы определяется не только теоретическим подходом, но и непосредственными результатами комплексного клинико-лабораторного обследования репрезентативных групп больных с тяжелой механической травмой, посттравматическими менингитами и гнойно-воспалительными процессами внечерепной локализации. Выявлен комплекс, характеризующий иммунологические и гормональные нарушения на ранних этапах ТБ, позволяющий предвидеть возможный характер течения болезни, осложнения, её исход.
Внедрение результатов исследования. Представленные в диссертации данные успешно используются в научно-исследовательской работе лаборатории гипоксических повреждений мозга и нейрореабилитации Омского НИЦ СО РАМН, Центральной научно-исследовательской лаборатории Омской медицинской академии, в процессе обучения курсантов Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования, студентов Омской медицинской академии, внедрены в практику работы здравоохранения Ямало-Ненецкого округа, отделений реанимации и
интенсивной терапии, нейрохирургии Областной клинической и Областной детской клинической больниц, Городской клинической больницы скорой медицинской помощи №1 г. Омск; использованы при написании монографии Семченко В.В., Воинов АЛО., Голевцова З.Ш., Говорова Н.В., Щербаков П.Н. Гемостаз и сосудистый эндотелий при черепно-мозговой травме. - Омск-Надым: Омская областная типография, 2003. - 168 с.
Выпущены методические рекомендации МЗ РФ «Схема комплексного иммунологического обследования больных с сочетанными и множественными повреждениями в специализированных лечебных учреждениях»; утвержденные приказом министра от 28.09.1988 (соавт. Редькин Ю.В., Горячев А.Н.), «Адаптационные реакции системы крови у населения Сибири и Крайнего севера», утвержденные 16.12.1994 Управлением здравоохранения Ямало-Ненецкого округа (соавт. Зырянов Б.Н.), методическое пособие «Клинико-лабораторная диагностика эндотоксикозов», утвержденное 16.12.1998 Главным Управлением здравоохранения Омской области (соавт. Рейс Б.А., Ктениди Л.И., Толкач А.Б. и др.). Разработан способ определения общей комплементарной активности сыворотки крови при перитоните (Патент РФ № 2189597 от 20.09.2002, соавт. Рейс Б.А., Гордиенко Н.Г., Толкач А.Б., Ктениди Л.И.).
Основные положения, выносимые на защиту:
При травматической болезни в организме развиваются глубокие нарушения функционирования центральной нервной, иммунной и эндокринной систем на всех уровнях внутрисистемной (молекулярный, ультраструктурный, клеточный, органный) и межсистемной интеграции, свидетельствующие о развитии дизрегуляционной патологии взаимодействующих интегративных систем.
Важнейшее патогенетическое значение в формировании патологии системы иммунитета при травматической болезни имеют расстройства нервной регуляции, обусловленные структурными (повреждение и гибель нейронов,
синапсов, изменение межнейронных взаимоотношений) и функциональными нарушениями ЦНС (изменение системной организации поведения, условно-рефлекторной деятельности). Дезинтеграция центральной нервной и иммунной систем максимально выражена в раннем посттравматическом периоде (1-е сутки) и проявляется автономной деятельностью системы иммунитета, отсутствием физиологического эффекта иммунизации на высшую нервную деятельность. Частичное восстановление взаимодействия данных систем (3-й сутки) связано с нейропротекторным эффектом иммунизации (сохранение нейронов и синапсов, отсутствие чрезмерного возбуждения и эмоциональной напряженности).
Посттравматическое повреждение головного мозга сопровождается разнонаправленными изменениями содержания в крови пролактина аденокортикотропного и тиреотропного гормонов, уровня кортикостерона, трииодтиронина, тироксина. Нарушения гормональных механизмов регуляции системы иммунитета при травматической болезни проявляются неспособностью гипоталамо-гипофизарного комплекса, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной систем обеспечить необходимый уровень гормонов, их оптимальное соотношение для адекватного развития процесса реализации реакций на тимусзависимый антиген, а также уменьшением численности кортикостероидчувствительной популяции лимфоцитов.
Нарушение нейрогуморального обеспечения функций системы иммунитета при травматической болезни сопровождается ранним (1-е сутки) развитием посттравматического иммунодефицита с дисбалансом про- и противовоспалительных цитокинов, длительными расстройствами антиокислительной системы регуляции процессов свободнорадикального окисления в лимфоцитах крови, центральных и периферических органов иммуногенеза, снижением бактериальной резистентности организма с
микробной контаминацией внутренней среды. Нарушения адекватности
реагирования системы иммунитета на антигены проявляются высокой
силой специфического иммунного ответа, достигающего пика к моменту
травмы и резким его угнетением при нанесении травмы в индуктивной
фазе, депрессией иммунного ответа в посттравматическом периоде.
5. Используемый в эксперименте синтетический аналог опиоидов даларгин
повышает резистентность организма к травме (увеличивает
продолжительность жизни, снижает летальность на 15,4%), за счет
положительного действия на интегративные функции головного мозга,
реализующееся адаптивными изменениями системной организации
поведения, перевода функциональной системы иммунного гомеостаза на
более высокий уровень функционирования с нормализацией показателей,
оптимизации связей между центральной нервной и иммунной системами.
Апробация работы. Материалы исследований доложены и обсуждены
на: Y Всесоюзном съезде травматологов-ортопедов (Москва, 1988),
Всесоюзном съезде патофизиологов (Москва, 1989), IV Международном
симпозиуме «Центральная нервная система и постреанимационная патология»
(Москва, 1989), I Всесоюзном иммунологическом съезде (Москва, 1989),
Республиканской научно-практической конференции «Научно-технический
прогресс и здоровье населения» (Красноярск, 1990), Всесоюзной конференции
«Экономические аспекты иммунопатологических состояний» (Алма-Ата,
1990), II Международном симпозиуме «Реабилитация иммунной системы»
(Цхалтубо, 1990), конференции патофизиологов Урала «Системные и
клеточные механизмы адаптации организма к действию повреждающих
факторов» (Челябинск, 1991), Международном конгрессе по иммунологии
(Будапешт, 1992), симпозиуме с международным участием «Современные
проблемы клинической и экспериментальной психонейроиммунологии»
(Томск, 1992), Российской научной конференции «Антигипоксанты и
актопротекторы: итоги и перспективы» (С-Петербург, 1994), X Всероссийском
пленуме правления общества и федерации анестезиологов и реаниматологов (Нижний Новгород, 1995), юбилейной научной сессии Омской государственной медицинской академии, посвященной 75-летию ОГМА (Омск, 1995), первом съезде нейрохирургов России (Екатеринбург, 1995), Международном конгрессе по иммунореабилитации (Сочи, 1996), первом Российском конгрессе по патофизиологии (Москва, 1996), XI Всероссийском пленуме правления общества и федерации анестезиологов и реаниматологов (Омск, 1996), II Всероссийской конференции с международным участием «Клиническая и экспериментальная психонейроиммунология» (Томск, 1997), VI Всероссийский съезд анестезиологов и реаниматологов (Москва, 1998), научно-практической конференции «Теоретические и клинические аспекты неотложных состояний» (Омск, 1999), Всероссийской научной конференции, посвященной 150-летию со дня рождения И.П.Павлова (С-Петербург, 1999), региональной научно-практической конференции «Нейрореанимация и нейрореабилитация: функциональные и прикладные аспекты» (Омск, 1999), II Национальном конгрессе по патофизиологии (Москва, 2000), Российской научной конференции «Фундаментальные науки - практике здравоохранения» (Омск, 2001), Российской научной конференции с участием стран СНГ «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической морфологии», посвященной 150-летию со дня рождения А.С.Догеля (Томск, 2002), 4-й Международной конференции по функциональной нейроморфологии «Колосовские чтения 2002» (С-Петербург, 2002), VI конгресс Международной ассоциации морфологов (Уфа, 2002), VIII Всероссийской съезд анестезиологов и реаниматологов (Омск, 2002), Всесоюзной научной конференции «Гистологическая наука России в начале XXI века: итоги, задачи, перспективы» (Москва, 2003), Всероссийской научной конференции, посвященной памяти проф. А.А.Никифоровой «Морфологические науки -практической медицине» (Омск, 2004).
17 Публикации. По теме диссертации опубликовано 99 работ (из которых список основных приводится в конце автореферата), в том числе 1 монография, 3 методических рекомендации, 1 патент на изобретение, в рекомендованных ВАК периодических научных изданиях опубликовано 14 работ.
Интеграция нервной, иммунной и эндокринной систем при регуляции гомеостаза
Настоятельная необходимость формирования новых системных принципов и подходов к рассмотрению биологических феноменов, потребность в новых системных концепциях, включающих и концепцию объединенной нейроиммуноэндокринной регуляции физиологических функций и общего гомеостаза высших организмов, обосновывается в работах многих исследователей (Анохин П.К., 1979; Судаков К.В., 1987; Абрамов В.В.,1988; Корнева Е.А и др.,1988; Акмаев И.Г., Гриневич В.В., 1996; Адо А.Д., 1997; Крыжановский Г.Н., 1997; Кветной И.М., 2002; Полетаев А.Б. и др., 2002; Dayer J.M., 1998; Herman Z. S., 1998; Korneva E.A.,1999; De Jongh Raf F.J., 2000; Hilschmann N. et al., 2000; Larson S.J., 2002). Предложенная П.К.Анохиным (1980) теория функциональных систем позволила радикально перестроить традиционные подходы к различным физиологическим процессам, обеспечивающим гомеостаз, поведение и процессы приспособления и взаимодействия живых организмов с окружающей их средой обитания, и понять каким образом организм с помощью механизмов саморегуляции обеспечивает в рамках оптимальных для метаболических процессов те или иные жизненно важные показатели, и как эти отдельные процессы происходят в нормальных и экстремальных условиях, а самое главное - как осуществляются механизмы компенсации физиологических функций при повреждении тех или иных механизмов саморегуляции различных функциональных систем (Судаков К.В., 1987, 2003; Хитров Н.К и др., 2003).
На протяжении десятилетий независимого развития иммунологии, нейробиологии и эндокринологии происходило накопление знаний о принципах и механизмах преимущественно внутрисистемного регулирования. Итогом этого было вполне естественное формирование представлений о своего рода функциональной самодостаточности каждой из трех основных систем гомеостаза, в том числе и иммунной. В то же время постепенно накапливались данные, не укладывающиеся в привычные рамки или прямо противоречащие господствующим «изоляционистским» взглядам (Полетаев А.Б. и др., 2002).
В настоящее время накоплена масса доказательств взаимосвязи системы иммунитета с нервной и эндокринной системами. Стало очевидным, что несмотря на возможность синтеза антител in vitro, когда анатомические связи между клетками иммунной системы нарушены, а неироэндокринная регуляция отсутствует, для получения полноценного иммунного ответа необходим весь комплекс реакций, присущих целостному организму. Выявлено существование многих прямых и обратных связей между иммунной и нервной системами, их сходство по целому ряду фенотипических и функциональных показателей (Абрамов В.В, 1988-2002; Савинов В.А., 1995; Абрамова Т.Я. и др., 1996; Соколов Е.И.., 1998; Акмаев И.Г., Гриневич В.В., 2001; Полетаев А.Б. и др., 2002; Черешнев В.А. и др., 2002; Savino W., Dardenne М., 1995; Bluthe R.M. et al., 1996; Ferenchk V., Stvrtiov V., 1997; Ader R., 1998; Dantzer R., Wollman E., 1998; Lamberst S.W.J., 1999; Vivier E., Levy Y., 2001). Осуществляя в течение всей жизни постоянный контроль за поддержанием антигенного гомеостаза, иммунная система находится в строгом взаимодействии с другими функциональными системами (нервной, эндокринной), участвующими в процессах адаптации организма к изменяющимся факторам внешней и внутренней среды (Сепиашвили Р.И., 2003).
Функционально иммунная и нервная системы имеют много общего. Обе системы имеют диффузное строение, вследствие чего их элементы присутствуют во всех органах и тканях. И та и другая системы эволюционно адаптированы на способность оперативного восприятия поступающей из среды информации, её переработку, хранение и воспроизведение. Обе системы способны к саморегуляции (Савинов В.А., 1995; Полетаев А.Б. и др., 2002). Имеются многочисленные примеры сходства иммунной и нервной систем и на молекулярном уровне. Нервные и иммунные клетки способны к экспрессии многих уникальных белковых и пептидных продуктов, не синтезируемых клетками других органов и тканей (Абрамов В.В., 1988; Полетаев А.Б. и др., 2002). Известно, что интерлейкины играют важную роль в нервной и иммунной системах, а лимфоциты секретируют нейропептиды (Mentlein R., Kendall M.D., 2000). Выявлено существование тесной связи между иммунной и нервной системами на генном уровне; определены пространственно-временные характеристики активации структур гипоталамуса крыс, участвующих в процессах реализации реакции на антигенный стимул на уровне экспрессии гена немедленного ответа c-fos (Корнева Е.А. и др., 2000; Bonneau R.N. et al.,1998).
За последние годы установлены существенные черты соответствия в работе иммунной и нервной систем: сходная активация, в которой основную роль играют трансмембранные ионные токи; способность воспринимать информацию, перерабатывать её и формировать определенный ответ; способность к формированию памяти на воздействие внешних стимулов; ряд I общих антигенных детерминант (THY-1-антиген, белок S-100, SC-1 и др.). Клетки обеих систем способны взаимодействовать с другими клетками путем прямого контакта и через медиаторы. Нейропептиды через свои специфические рецепторы регулируют активность Т- и В-лимфоцитов, баланс между Thl/Th2, созревание тимоцитов, влияют на естественные киллерные клетки и макрофаги (Акмаев И.Г., 1996; Попов А., 1996; Хаитов P.M. и др., 1997; Moll U. М., 1997; Schratzberger P. et al., 1997; Becher В. et al., 1998; Levite M. et al., 1998; Petrovsky N., 2001; Steptoe A. et al., 2001). Нейромедиаторный паттерн с образованием доминирующей системы является основополагающим экстраиммунным механизмом психонейроиммуномодуляции (Девойно Л.В., 1998).
В то время как головной мозг может изменять иммунитет через гормональную и вегетативную нервную систему, иммунная система сигнализирует в головной мозг с помощью цитокинов (Абрамов В.В., 1991; Полетаев А.Б. и др., 2002; Bluthe R.M. et al. 1996; Horuk R. Et al., 1997; Anforth H.R. et al.,1998; Connor T.J. et al, 1998; Marz P. Et al., 1999; Eriksson С. E. et al., 2000).
Характеристика экспериментальных и клинических групп (дизайн исследования)
Решение поставленных задач требует от исследователя поиска новых методологических подходов к изучению взаимосвязанных реакций иммунной (ИС), центральной нервной (ЦНС) и эндокринной систем (ЭС) при травматической болезни (ТБ), выяснение их роли и значения в структуре патологического процесса, начало которому кладет тяжелая механическая травма. При этом системная постагрессивная реакция организма на повреждение, реализующаяся включением ряда стереотипных гомеостатических механизмов, может быть описана неким множеством показателей, полученных адекватными методами исследования. Последние должны обладать значительной разрешающей способностью, дополнять друг друга и нести максимальное количество информации.
Проведение ряда серий экспериментальных исследований, сочетающих в себе моделирование тяжелой механической травмы и активное воздействие на систему иммунитета, дает возможность оценить деятельность функциональных систем, обеспечивающих иммунный гомеостаз, с выявлением механизмов нарушений интегративных связей ИС, ЦНС и ЭС при ТБ, характеристикой показателей цепи нейрогуморальной регуляции ИС в её афферентной, центральной и эфферентной частях, исследованием процессов, происходящих в ЦНС и ЭС при формировании иммунных реакций в поврежденном организме. Методическое построение экспериментальной работы с использованием во всех сериях опытов единого дизайна исследования (рис.1), включающего моделирование тяжелой сублетальной шокогенной механической политравмы по способу Нобла-Коллипа (Кулагин В.К., 1978), подбор групп животных одного вида, пола, возраста, нанесением травмы в сходных условиях (время суток, мощность воздействия), применение плана параллельных групп и метода простой рандомизации при разделении животных на группы, математического аппарата обработки материала обеспечивает статистическую корректность оценки функционирования основных регуляторных систем организма на этапах ТБ. Клинический материал дополняет полученные в эксперименте сведения и позволяет оценить возможности экстраполяции опытных данных на человека. Широта используемого спектра методов объясняется желанием получить комплексную характеристику ИС, ЦНС и ЭС, составляющую основу оценки их взаимодействия, показать влияние степени посттравматических повреждений головного мозга и дисбаланса гормонов на различные элементы ИС и происходящие в ней процессы, а также особенности реакций ЦНС и ЭС поврежденного организма при развитии иммунного ответа. Большой массив данных позволяет достоверно судить о динамике развития и выраженности нарушений ИС, ЦНС и ЭС, процессах разобщения центрально-периферических образований функциональных систем, обеспечивающих иммунный гомеостаз, а также о возможностях регулирования интеграции указанных систем.
Дизайн исследования отражен на рисунке 1. Основу работы составили результаты хронических экспериментов, выполненных на 1998 лабораторных белых крысах - самцах массой 180 -280 граммов. Использованные в эксперименте животные содержались в обычных условиях вивария ЦНИЛ ОГМА, регламентируемых приказом МЗ СССР № 1179 от 10.10.1983 г. Опыты проводили в соответствии с приказами МЗ СССР № 755 от 12.08.1977 г. и № 701 от 27.07.1978г. об обеспечении принципов гуманного обращения с животными. Выбор крыс из всех видов лабораторных животных не случаен, а обусловлен тем, что крысы традиционно являются объектом при моделировании травматической и постреанимационной болезни (Кулагин В.К., 1978; Редькин Ю.В., 1993; Беловолова Р.А., 1995; Гурвич A.M. и др., 1999; Семченко В.В. и др., 1999; Долгих В.Т., 2002). Моделирование сублетальной вращательной политравмы по Ноблу-Коллипу производили под нембуталовым наркозом (внутрибрюшинно 30 мг/кг). В предварительных опытах устанавливалась экспозиция животных в барабане с 50% летальностью (DL50), которая, в зависимости от их массы, оказывалась равной 15-17 минут при скорости вращения 50 об/мин. В среднем летальность травмированных крыс составила 56,7%. Нетравмированных (интактных) животных, получавших наркоз и раствор NaCl считали контрольными. Проведено 3 серии экспериментов, обозначенных: «А», «В» и «С» (табл.1). В серию опытов «А» вошли животные с тяжелой механической травмой. В зависимости от срока обследования (1, 3, 7, 14, 21, 30-е сутки после травмы) животные составили 7 групп.
Высшая нервная деятельность у крыс после тяжелой механической травмы
Нервная система является главным регулятором процессов жизнедеятельности организма, одним из важнейших звеньев многочисленных функциональных систем, в том числе и систем, обеспечивающих иммунный гомеостаз, центральным аппаратом, анализирующим все многообразие поступающих сигналов, принимающим решения и программирующим ожидаемый результат (Судаков К.В., 1987, 1997, 2003). Ее роль при травматической болезни (ТБ), как и при других заболеваниях, заключается в оптимизации поведения и поддержания важнейших гомеостатических констант организма пострадавшего на уровне адекватном создавшимся после травмы условиям (Дерябин И.И., Насонкин О.С, 1987). Однако выполнение возложенных природой на ЦНС функций, несмотря на высокую надежность ее регуляторных центров, при ТБ нередко нарушено в связи с тяжелыми повреждениями организма, вызванными травмой (Гембицкий Е.В. и др., 1994; Берзиньш У., 1996; Советов А.Н. и др., 1996). В данных условиях достижение полезного для функциональной системы и организма в целом результата, как правило, затруднено из-за резкого снижения уровня активности регуляторных центров, рассогласования и ошибок в их работе. ТБ у человека сопровождается прогрессивными нарушениями психики: процессов восприятия и оценки окружающей действительности, мышления, в основе которых лежит комплекс изменений всех уровней организации мозга (Насонкин О.С., Пашковский Э.В., 1984; Гурвич A.M., 1999; Золотокрылина Е.С., 2000; Лебедев В.В., Крылов В.В., 2000; Доровских И.В. и др., 2001). Существует также множество экспериментальных работ, в которых показано, что любые повреждения головного мозга сопровождаются выраженными изменениями высшей нервной деятельности (Chen Y. Et al., 1996; Conway J. et al., 1999; Berman R.F. et al., 2000; Chapman S.B., McKinnon L., 2000; Dean S. et al., 2000; Ghajar J., 2000; Kennedy M.R., Yorkston R.M., 2000; Kesler S.R. et al., 2000; Skell R.L. et al., 2000; Sanders M.J. et al., 2001; Perino С et al., 2001; Rapoport M. et al., 2002). Знание закономерностей нарушения ВНД, обеспечивающей индивидуальное поведенческое приспособление человека или животных к изменяющимся условиям окружающей и внутренней среды, механизмов нарушения интегративной деятельности высших отделов нервной системы на этапах ТБ, приводящих к развитию церебральной недостаточности - неспособности мозга обеспечить полноценную регуляцию гомеостаза, в том числе, и иммунного, при экстремальных и терминальных состояниях, приобретает теоретическое и практическое значение.
На основе сочетания этологического подхода (позволяющего анализировать общее поведение животных), с изучением специфических аспектов поведения, более полно характеризующих когнитивную функцию мозга и установлением статистической зависимости между генетически детерминированными формами поведения путем математического анализа взаимосвязей, объединяющих отдельные компоненты поведенческих реакций в единое целое, нами проведено исследование ВНД у 348 белых крыс, перенесших тяжелую механическую травму под нембуталовым наркозом. Контрольную группу составили 148 здоровых животных, перенесших наркоз в аналогичных условиях. Закономерности нарушений ВНД изучались в динамике болезни на 1, 3, 7, 14, 21 и 30-е сутки посттравматического периода.
Оценка ориентировочно-исследовательской деятельности и эмоциональности животных проведена в тесте «открытое поле» по 8 визуально отличающимся показателям: латентный период, неподвижность, горизонтальная и вертикальная активность, заглядывание в норки, груминг, число уринаций и дефекаций. Латентный период представляет собой время пребывания крысы на центральной ярко освещенной площадке. Горизонтальная активность характеризуется количеством пересеченных квадратов, вертикальная активность - числом вставаний на задние лапы для осмотра территории. Груминг - реакция чистки, выкусывания, вылизывания. Регистрировалась общая продолжительность груминга. Число дефекаций подсчитывали по количеству болюсов. Неподвижность включала время в течение которого крыса находилась в пассивном состоянии.
Поведение здоровых животных в процессе адаптации к новой обстановке характеризовалось активной деятельностью. Биологическая мотивация, направленная на удовлетворение потребностей по сохранению и развитию индивидуума и вида, которая определяет целенаправленное поведение, детерминирующееся как реакциями на внешние раздражители, так и активностью связанной с удовлетворением внутренних потребностей (Судаков К.В., 1987), реализовалась принятием решения о пересечении границы, отделявшей центральную площадку от остального поля. На принятие данного решения и его осуществление здоровому животному потребовалось 5,7±0,7 сек. В течение последующего времени крысы активно обследовали поле, чередуя локомоции с вертикальными стойками, заглядыванием в норки, грумингом и кратковременными замираниями (табл. 3). При этом наиболее весомыми в структуре поведения были вертикальный и горизонтальный компоненты, соотношение между которыми составили 1:3, что соответствует (Кеннунен О.Г., Козловский В.Л., 1992).
Посттравматические нарушения гипоталамо - гипофизарно -надпочечниковой системы и особенности ее функционирования при развитии иммунных реакций в динамике болезни
Наиболее подробно изучено участие глюкокортикоидных гормонов в ходе регуляции иммунологических процессов (Корнева Е.А., Шхинек Э.К., 1988; Cruse J.M. et al., 1992; Lemercier С. et al., 1992; Mc Ewen Bruce S. et al.,1997; Dantzer R., Wollman E., 1998; Stowe R.P. et al., 2000). Показано, что большие фармакологические дозы глюкокортикоидных гормонов, особенно при длительном их применении, вызывают торможение гуморального и клеточного иммунного ответа, снижение активности отдельных клеточных пулов, участвующих в иммунологических реакциях (Рассохина Л.М. и др., 1999; Алимходжаева П.Р. и др., 2002; Сергеев П.В., Духанин А.С., 2002; Buckingham J. С, 1997, 1998). Причем ингибирующий эффект проявляется у всех видов животных и у человека (Wallgren Н., 1994; Motyka В. et al., 1995). Степень и динамика эффекта зависит от дозы и длительности гормонального воздействия, интенсивности иммунологической стимуляции, времени аппликации гормона по отношению к моменту иммунизации (Корнева Е.А. и др.,1990; Абрамов В.В., 1991; Полетаев А.Б. и др., 2002).
Физиологические дозы глюкокортикоидных гормонов обладают стимулирующим действием, что показано в культуральных исследованиях и в условиях целостного организма. В частности, при реализации вторичного иммунного ответа в бессывороточной среде клетками лимфатических узлов кроликов, первично иммунизированных in vivo, кортизол в концентрациях от 10 нмоль/л до 1 мкмоль/л необходим для нормального развития процесса продукции антител. Эти концентрации приблизительно соответствуют физиологическим уровням содержания гормонов в крови. Стероиды глюкокортикоидной группы особенно необходимы в период индуктивной фазы иммунной реакции, так как в физиологических концентрациях они способны стимулировать анаболические и ростовые процессы в лимфоидной ткани (Корнева Е.А., Шхинек Э.К., 1988; Пшенникова М.Г., 2001).
Не только избыток, но и недостаток гормонов неблагоприятен для формирования оптимальной защиты организма (Шапорова Н.Л., Трофимов В.И., 2000; Buckingham J. С, 1997). Поэтому важнейшим физиологическим фактором, влияющим на качество защитно-приспособительных реакций при действии чрезвычайных раздражителей, является не «нормальное» функционирование эндокринных желез, а уровень их активности, максимально соответствующий текущим потребностям организма ( Лысый Л.Т., 1989).
Глюкокортикоидным гормонам отводится центральное место в стресс-реакции (Пшенникова М.Г., 2000; Голиков П.П. и др., 2001; Buckingham J. С, 1997; Capitanio J.P. et al., 1998). При этом имеются многочисленные данные о влиянии стрессорных факторов на функциональную активность иммунокомпетентных клеток (Ягмуров О.Д.,1999; Суринов Б.П. и др.. 2000; Козырева Т.В. и др., 2001; Хаитов P.M., Лесков В.П., 2001; Оськина И.Н. и др., 2003; Evans P.. et al., 1997; Sudo N. et al. 1997; Shirinsky I.V., Shirinsky V.S., 2001). Стресс вызывает срочную мобилизацию всех компонентов системы крови для реализации адаптивных реакций организма, и прежде всего, для активации иммунной системы. При хроническом действии стрессоров мобилизация системы крови и последующая нормализация сменяется угнетением, что играет ключевую роль в развитии стрессорной иммуносупрессии и стрессорной иммунопатологии (Пшенникова М.Г., 2001). Анализ возможных механизмов реакции системы крови на стрессорное воздействие показывает, что важную роль в этой реакции играет активация адренергического и гипоталамо-гипофизарно-кортикоадреналового звеньев стресс-системы (Гольдберг Е.Д. и др., 1997).
Деятельность гипофизарно-гипоталамо-адренокортикальной системы подчинена определенным законам, в соответствии с которыми под влиянием возмущающих сигналов происходит переход системы из одного состояния в другое (Филаретов А.А. и др., 1994). Резкое усиление активности данной системы, возникающее под влиянием поступающих в нее сигналов, является одним из компонентов стрессорной реакции. При этом обнаружено, что по достижении оптимума силы реакция гипофизарно-гипоталамо-адренокортикальной системы при дальнейшем увеличении силы не удерживается на плато, а снижается (Подвигина Т.Т.и др., 1992; Филаретов А.А.идр.,1994).
Исследование состояния ГГНС при ТБ выявило выраженную диссоциацию её центральных и периферических звеньев. Через 1 час после нанесения травмы наблюдалась тенденция к повышению уровня адренокортикотропного гормона (АКТГ - 775,1±156,6 нг/л против 703±59,5 нг/л" в контроле) и двукратное снижение кортикостерона (44,6±5,5 нмоль/л" против 96,7±8,5 нмоль/л в контроле, р 0,0001) в крови экспериментальных животных. Через сутки после нанесения травмы отмечается 8-кратное снижение уровня АКТГ (табл. 18). Количество кортикостерона, в сравнении с предыдущим сроком, увеличивается в 1,5 раза (р 0,05), однако продолжает оставаться ниже уровня контрольных показателей (р 0,05). В динамике болезни к 3-м суткам посттравматического периода уровень АКТГ практически не меняется, а кортикостерона увеличивается и статистически значимо превышает норму (р 0,05). Низкие значения показателя, характеризующего центральное звено ГГНС, сохраняются в течение всего срока наблюдения. При этом количество кортикостерона, после очередного снижения на 7-е сутки (р 0,05), нормализуется. Выявленное нами угнетение ГГНС, особенно его центрального звена, противоречит сложившемуся мнению о том, что травма приводит к активации ГГНС с подъемом уровней как АКТГ, так и кортикостероидов (Аврунин А.С. и др., 1995; Ефремов А.В. и др.,2000; Яковлева И.И и др., 2000; Волков А.В., 2001; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2001) однако совпадает с данными, полученными при исследовании изолированных и сочетанных черепно-мозговых травм, для которых характерен подкорково-диэнцефально-стволовой уровень повреждения головного мозга (Кулагин В.К., 1978; Дерябин И.И., Насонкин О.С., 1987; Габдулхаков P.M. и др., 2002). При этом отмечается угнетение центральных регуляторных систем организма и, следовательно, их неспособность обеспечивать включение различных адаптивных реакций. У таких больных выявляется наиболее яркая диссоциация деятельности центральных и периферических звеньев ГГНС с резким снижением уровня АКТГ. Следует отметить, что нами также обнаружены морфологические признаки повреждения аналогичных образований головного мозга у экспериментальных животных. Последнее в совокупности с высокой летальностью животных и выраженностью нарушений функций ГГНС, еще раз подчеркивает тяжесть моделируемой сочетанной черепно-мозговой травмы.
Похожие диссертации на Взаимодействие иммунной, нервной и эндокринной систем при травматической болезни
![Поражения гастродуоденальной системы при алкогольной болезни у мужчин молодого возраста [Электронный ресурс]](/i/i/4296/207413.png "Поражения гастродуоденальной системы при алкогольной болезни у мужчин молодого возраста [Электронный ресурс] Нагорный Владислав Леонидович")
