Введение к работе
Актуальность проблемы. Гипоксия является ведущей патогенетической составляющей различных нозологических форм патологии и осложняет течение многих заболеваний. Гипоксией сопровождаются все виды дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности, кровопотеря, ишемия миокарда, нарушение мозгового или периферического кровообращения, термические и механические травмы. В хирургической практике нередко приходится на время прекращать кровоснабжение оперируемого органа, создавая искусственную ишемию. Это определяет исключительную важность и социальную значимость проблемы защиты организма от кислородной недостаточности и энергодефицита (Мороз В.В. и др., 2002; Ашмарин И.П., 2005; Шулутко Б.И., Макаренко С.В., 2005; Игнатьев В.И., Кокосов А.Н., 2006; Бизенкова М.Н., 2008).
По современным представлениям, главной мишенью для гипоксии является энергетический обмен. Энергодефицит и активация на его фоне перекисного окисления липидов приводят к комплексной модификации всех функций биологических мембран (Лукьянова Л.Д., 2004; Чеснокова Н.П., 2006; Васильев К.Ю., Хазанов В.А., 2007), в том числе мембран иммуноцитов и эритроцитов (Стародубцева М.Н. и др., 2007; Кармен Н.Б., 2008; Конопля А.И. и др., 2008; Новицкий В.В. и др., 2008; Софронов В.В. и др., 2010). При этом при гипоксии замыкается порочный круг: недостаток кислорода нарушает энергетический обмен и стимулирует свободнорадикальное окисление, а активация свободнорадикальных процессов, повреждая мембраны митохондрий и лизосом, усугубляет энергодефицит (Зенков Н.К. и др., 2001; King J.G., Tsen K.T., 2006). Все это создает условия для проникновения в сосудистое русло метаболитов, способных непосредственно изменять функциональную активность иммунокомпетентных клеток, а также индуцировать появление иммуносупрессорных свойств у эритроцитов (Прокопенко Л.Г. и др., 2003; Лебедев В.В., 2004; Земсков А.М. и др., 2007).
Иммунные нарушения, возникающие при гипоксии различного генеза, и механизмы их развития остаются все еще мало изученными (Демина Д.В., 2004; Игнатьева С.Н., 2007; Ben-Shoshan J. et al., 2008; Tsoi E.M., 2008; Lee C.T., 2010). Функции иммунной системы осуществляются на фоне метаболических процессов и их сдвигов, вызываемых действием на организм различных агентов, а также клеток микроокружения – эритроцитов (Прокопенко Л.Г. и др., 2006; Kiang J.G., 2006; Земсков А.М. и др., 2007; Конопля А.А. и др., 2010). Типовые метаболические сдвиги, возникающие при гипоксии различного генеза, сочетаются и с определенными особенностями нарушений метаболизма в тех или иных органах и тканях, обусловленными спецификой их структурно-функциональной организации, природой индуцирующего агента и первичным звеном его воздействия на клетки и организм в целом (Чеснокова Н.П., 2006; Бизенкова М.Н. и др., 2007; Прокопенко Л.Г. и др., 2008). Взаимосвязь многочисленных метаболических сдвигов, нарушений физико-химических свойств эритроцитов, возникающих при гипоксии, с функцией иммунной системы до настоящего времени изучена недостаточно.
Неоднозначность механизмов нарушений, лежащих в основе разных типов гипоксии, обусловливает тот факт, что корригирующие свойства фармакологических препаратов, проявляемые на одной какой-либо модели, не обязательно должны воспроизводиться на другой (Зарубина И.В. и др., 2002; Новиков В.Е., Катунина Н.П., 2002; Оковитый С.В. и др., 2005). Для эффективной иммунореабилитации, в том числе и при гипоксии, необходимо использовать комбинации препаратов, которые способны помимо воздействия на энергопродуцирующую систему клетки, иметь дополнительные точки приложения: иммуноциты, интенсивность ПОЛ, структурно-функциональное состояние мембран клеток-мишеней и эритроцитов (Караулов А.В. и др., 2008; Конопля А.А. и др., 2010).
В существующих стандартах лечения состояний включающих гипоксическую компоненту мало патогенетически обоснованных и эффективных способов фармакологической коррекции сопровождающих их иммунных и оксидантных расстройств (Земсков А.М., Самодай В.Г., 2006; Рыбников В.Н., 2009; Мансимова О.В. и др., 2010). При выборе лекарственного препарата его точка приложения должна определяться степенью выраженности нарушений того или иного звена иммунной и антиоксидантной системы для обеспечения максимальной эффективности проводимой терапии (Земсков А.М. и др., 2008; Караулов А.В. и др. 2008; Конопля А.А. и др., 2010).
Критическая ишемия нижних конечностей является хирургической патологией, в патогенезе которой значительную роль играют нарушения, обусловленные локальной гипоксией большого массива мягких тканей. Разработка способов консервативной терапии КИНК у больных с нереконструируемым сосудистым руслом, позволяющих улучшить результаты лечения и исходы заболевания, является одной из актуальных хирургических проблем (Лазаренко В.А. и др., 2004; Беликов Л.Н. и др., 2006; Горпинич А.Б. и др., 2008). Кроме того, КИНК сопровождается развитием вторичного иммунодефицита гуморального и клеточного звена, усиливающегося при нарастании тяжести ишемии (Дибиров А.А., 2009; Малхас Т.С., 2009; Косаев Д.В. и др., 2010). Некупирующийся иммунодефицит после выполнения реваскуляризирующих операций и недостаточная эффективность прямых иммуномодуляторов возможно объясняется сохраняющейся несостоятельностью периферического сосудистого русла, что не позволяет полностью оборвать цепочку патологических реакций индуцированных гипоксией (Морозов М.Ю. и др., 2006; Kominsky D.J. et al., 2010). При этом вторичное иммунодефицитное состояние у больных с облитерирующим атеросклерозом при ишемии высокой степени способствует возникновению гнойно-воспалительных осложнений в послеоперационном периоде (Земсков А.М., Самодай В.Г., 2006; Малхас Т.С., 2009).
В связи с выше изложенным, актуален поиск фармакологических средств и их сочетаний, обладающих высокой антиишемической активностью у пациентов с нереконструируемым артериальных руслом, способных также оказывать влияние на состояние иммунной реактивности, оксидантного статуса и отдалять развитие неблагоприятных исходов в виде гангрены с последующей ампутацией конечности.
Раскрытию механизмов нарушений иммунного и метаболического гомеостаза при различных видах экспериментальной гипоксии, установлению роли эритроцитов, тромбоцитов и гепатоцитов в патогенезе этих расстройств и разработке патогенететически обоснованных методов фармакологической коррекции, с подтверждением их клинической эффективности на примере КИНК атеросклеротического генеза, посвящена данная диссертационная работа.
Цель исследования – установить характер и степень иммунометаболических нарушений при основных видах гипоксических состояний, разработать способы фармакологической коррекции.
Задачи:
-
Установить закономерности изменений иммунометаболического гомеостаза при различных видах системной гипоксии (гипоксической, гемической, гистотоксической).
-
Изучить особенности иммунометаболического гомеостаза при экспериментальной локальной ишемии жизненно важных органов (печень, сердце).
-
Выявить характер и степень выраженности физико-химических изменений эритроцитов при системной гипоксии в эксперименте.
-
Изучить механизмы иммуносупрессии при системной и локальной гипоксии, выяснив роль гепатоцитов, сывороточных и спленоцитарных факторов, форменных элементов крови в ее реализации.
-
Оценить эффективность фармакологической коррекции иммунных и метаболических нарушений с использованием антиоксидантов, мембраностабилизаторов и антигипоксантов в условиях экспериментальной локальной гипоксии.
-
Исследовать возможность фармакологической коррекции иммунометаболических нарушений при системной гипоксии различного генеза антиоксидантами, мембраностабилизаторами, регуляторами энергетического обмена и антигипоксантами.
-
Изучить роль эритроцитарно-лимфоцитарных и эритроцитарно-тромбоцитарных взаимодействий в реализации эффектов изученных фармакологических препаратов.
-
Исследовать влияние изученных фармакологических препаратов на содержание стабильных метаболитов NO в плазме крови при основных видах системной гипоксии.
-
Изучить типовые изменения иммунных, антиоксидантных показателей и структурно-функциональные свойства эритроцитов при критической ишемии нижних конечностей атеросклеротического генеза.
-
Исследовать эффективность фармакологической коррекции иммунометаболических нарушений и структурно-функциональных свойств эритроцитов при критической ишемии нижних конечностей атеросклеротического генеза серотонина адипинатом и мексикором в сравнении с традиционной терапией.
Научная новизна. Установлены характер и степень иммунометаболических нарушений при различных видах системной и локальной гипоксии, впервые проведен их сравнительный анализ.
Впервые выявлены изменения сорбционных свойств, энергетического и антиоксидантного статуса эритроцитов в зависимости от патогенеза гипоксического воздействия. Установлена взаимосвязь между метаболическими, структурно-функциональными изменениями в эритроцитах и нарушением иммунной реактивности.
На основании выявленных патогенетических особенностей развития иммунодефицита при недостатке кислорода разработаны дифференцированные способы фармакологической коррекции при различных видах гипоксии системного или локального характера.
Определена роль эритроцитов в реализации иммуномодулирующего действия полиненасыщенных фосфолипидов (фосфоглив), регуляторов энергетического обмена (эспа-липон), антигипоксантов (гипоксен) и антиоксидантов (мексикор) в условиях гипоксии.
Впервые выявлена роль эритроцитарно-лимфоцитарных взаимодействий в реализации эффектов антиоксидантов при интервальной гипоксической гипоксии. Установлено, что иммуномодулирующее действие эритроцитов животных, получавших исследованные фармакологические препараты опосредуется цитокинами спленоцитов, повышающими взаимодействие Т- и В-лимфоцитов и угнетающими развитие антигенспецифической и антигеннеспецифической форм иммуносупрессии.
Установлен механизм развития эритроцитарно-тромбоцитарной иммуносупрессии при острой гемической гипоксии и возможности ее эффективной коррекции сочетанным применением фосфоглива и эспа-липона.
Выявлены системные иммунные и оксидантные нарушения, а также изменения физико-химических свойств эритроцитов у больных с критической ишемией нижних конечностей атеросклеротического генеза. Разработан метод комплексного консервативного лечения больных с критической ишемией нижних конечностей в виде сочетанного использования серотонина адипината и мексикора. Установлена клинико-лабораторная эффективность предложенной фармакологической схемы.
Практическая значимость. Экспериментально обоснована целесообразность дальнейшего изучения и использования препаратов с антиоксидантным, антигипоксантным, мембраностабилизирующим действием, регуляторов энергетического обмена, а также их комбинаций, при иммунодефицитных состояниях с патогенетическим гипоксическим компонентом.
Установлена недостаточная эффективность раздельного использования полиненасыщенных фосфолипидов, активаторов энергетического обмена, антиоксидантов и антигипоксантов для коррекции иммунометаболических нарушений при некоторых видах системной и локальной гипоксии.
Доказана возможность коррекции эритроцитарно-тромбоцитарной иммуносупрессии при гипоксии с использованием фосфоглива и эспа-липона.
Выявлено индуцирующее влияние сочетанного использования фосфоглива и эспа-липона, а также изолированного – мексикора, на повышение иммуногенных свойств тяжелых эритроцитов в условиях гипоксии.
Показана взаимосвязь между изменением физико-химических свойств, метаболического статуса эритроцитов и эффективностью фармакологической коррекции иммунометаболических нарушений при отдельных видах гипоксических состояний фармакологическими препаратами различных групп.
Обоснована целесообразность проведения дальнейших исследований по поиску оптимальных сочетаний фармакологических препаратов в качестве средств коррекции иммунометаболических нарушений при различных формах гипоксических состояний.
Клинически обоснованы методы иммунореабилитации в комплексном лечении больных с критической ишемией нижних конечностей атеросклеротического генеза серотонина адипинатом и мексикором.
Разработанные рекомендации внедрены в работу ГМУ «Курская областная клиническая больница», МУЗ «Городская клиническая больница скорой медицинской помощи» г. Курска.
Материалы диссертации включены в рабочие программы ряда кафедр Курского, Российского, Саратовского, Самарского, Волгоградской, Ивановской, Воронежской государственных медицинских университетов и академий и медицинских факультетов Белгородского и Орловского государственных университетов.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Основные виды экспериментальной системной и локальной гипоксии отличаются степенью активации ПОЛ, соотношением угнетения клеточного, гуморального иммунитета и факторов неспецифической защиты, иммуносупрессорным профилем сыворотки крови, дифференцированным изменением продукции стабильных метаболитов NO.
-
В условиях изученных видов системной гипоксии установлены нарушения структурно-функциональных свойств эритроцитов, уменьшение энергетического и антиоксидантного потенциала, определяющие различную степень выраженности их иммуносупрессирующей активности.
-
Различные механизмы реализации иммуносупрессии при экспериментальной системной гипоксии диктуют необходимость дифференцированного подхода к их фармакологической коррекции.
-
Эффективная фармакологическая коррекция иммунометаболических нарушений в условиях экспериментальной гипоксии с использованием мексикора, фосфоглива и гипоксена реализуется при участии сывороточных и спленоцитарных факторов, легких и тяжелых эритроцитов.
-
Фармакологическая эффективность антиоксидантов (мексикор), регуляторов энергетического обмена (эспа-липон) и мембраностабилизаторов (фосфоглив) при экспериментальной системной гипоксии обусловлена эритроцитарно-тромбоцитарными и эритроцитарно-лимфоцитарными взаимодействиями.
-
При критической ишемии нижних конечностей атеросклеротического генеза развиваются выраженные изменения иммунного статуса, антиоксидантного потенциала и структурно-функциональных свойств эритроцитов.
-
Включение серотонина адипината и мексикора в состав терапии критической ишемии нижних конечностей корригирует иммунометаболические нарушения и повышает эффективность проводимого лечения.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на II заочной электронной межвузовской научной конференции «Вопросы иммунопатологии и иммунореабилитации» (Курск, 2005), Российской научной конференции с международным участием «Медико-биологические аспекты мультифакториальной патологии» (Курск, 2006), Всероссийском симпозиуме «Магнитные поля и здоровье человека» (Курск, 2007), Международной научной конференции «Современные проблемы экспериментальной и клинической медицины» (Паттайя, Тайланд, 2007), IV Международной конференции по иммунотерапии (Москва, 2008), XIII и XV Международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации (Дубай, ОАЭ, 2008, 2010), Объединенном иммунологическом форуме (Санкт-Петербург, 2008), 74-й научной конференции КГМУ, сессии Центрально-Черноземного научного центра РАМН и отделения РАЕН: Университетская наука: Теория, практика, инновации (Курск, 2009), X Международном Конгрессе «Современные проблемы аллергологии, иммунологии и иммунофармакологии», посвященному 100-летию со дня рождения академика АМН А.Д. Адо (Казань, 2009), XIII Всероссийском научном форуме с международным участием им. академика В.И. Иоффе «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» (Санкт-Петербург, 2009), региональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы научно-практической медицины» (Брянск, 2009), Российской научно-практической конференции «Инновации в анестезиологии и медицине критических состояний» (Курск, 2009), Межвузовской научной конференции, посвященной памяти профессора Владислава Васильевича Пичугина и 75-летию КГМУ (Курск, 2009), VII Съезде аллергологов и иммунологов СНГ (Санкт-Петербург, 2009), IV Международной научной конференции молодых ученых-медиков (Курск, 2010), III общероссийской научной конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в медицине» (Сочи, 2010), совместном заседании кафедр фармакологии; клинической фармакологии; хирургических болезней ФПО; хирургических болезней №1; хирургических болезней №2; биологической химии; микробиологии, вирусологии и иммунологии; фармацевтической, токсикологической и аналитической химии Курского государственного медицинского университета (2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликована 31 работа, из них 18 – в рекомендуемых изданиях ВАК РФ и 1 монография, в которых содержится полный объем информации, касающейся темы диссертации.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 327 страницах машинописного текста, иллюстрирована 68 таблицами и 21 рисунком, состоит из введения, обзора литературы (3 главы), описания методов исследования, изложения собственных результатов (9 глав), заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя, включающего 399 отечественных и 193 иностранных источника.
