Введение к работе
Актуальность проблемы.
Уровень инфекционной заболеваемости все еще составляет 60-70% среди всей патологии человека. Значительный практический и диагностический интерес представляют исследования патогенетических особенностей течения таких распространенных заболеваний - как острые респираторно-вирусные инфекции (ОРВИ), и таких тяжелых (приводящих к наибольшему проценту летальных исходов) - как менингококковые инфекции. Наибольший интерес при инфекционном процессе представляет изучение метаболического ответа лимфоцитов, как иммунокомпе-тентных клеток крови в динамике развития заболевания.
Одним из универсальных механизмов, участвующих в изменении интенсивности метаболических процессов в клетках крови и их мембранах, является перекис-ное окисление ненасыщенных жирных кислот фосфрлипидов ( Бурлакова Е.Б., 1978. 1982; Владимиров Ю.А., Арчаков А.И., 1972; Владимиров Ю.А., 1989; Дубинина Е.Е., 1998, 2000, 2002; Каган BE.. 1983,1986; Янковский О.Ю., 2000). От скорости обмена фосфолипидов зависит интенсивность перестройки клеточной мембраны и способность клеток адекватно реагировать на изменения внешней и внутренней среды. С окислительным стрессом (ОС), приводящим к дестабилизации клеточных мембран, связывают развитие многих патологических состояний: асептические менингиты, энцефалиты и полиневриты, токсико-дистрофические изменения миокарда, изменения активности ферментных" систем (Ананенко А.А., Вельтищев Ю.Е.,1979; Арефьева И.А. с соавт, 1998;Дубинина ЕЕ. с соавт., 1989, 1990; Зозуля Ю.А. с соавт., 2000; Клепалова А.И.,1984; Коровин A.M. с соавт. 1991; Меерсон Ф.З., 1981, 1988; Прайор У., 1979; Rosen G.M.,1995; Ulrich О. et al., 1997). Несмотря на многочисленные работы, посвященные изучению СРО в здоровом и больном организме, остается много нерешенных проблем взаимодействия макро-и микроорганизмов. Почти неисследованной остается роль процессов свободно-радикального окисления (СРО) и окислительного стресса в осуществлении лимфоцитами защитных функций при инфекционных заболеваниях (Acworth I.N., е( al, 1995; Halliwell В., et al, 1992; Emerit J. et al, 1997; Martinez-Cayuola M.,1995).
Чрезмерная активация процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и превращение их в звено патогенеза важнейших болезней представляет собой явление того же масштаба и значимости, что и аналогичное превращение стресс-синдрома из звена адаптации в звено патогенеза. Торможение процессов ПОЛ в тканях ниже нормальных величин также является неблагоприятным фактором, так как снижение скорости метаболизма липидов, обновления липидных компонентов мембран приводит к изменениям вязкости липидного бислоя мембран, изменениям их проницаемости, нарушению рецепции (Меерсон Ф.3.1988; Шанин В.Ю. и др., 1998;). Выявление нарушений ПОЛ, включающихся в патогенез заболеваний особенно важно в педиатрии и неонатологии, где необходима разработка скрининг-программ с использованием малых объемов исследуемого материала (Банкова В.В, с соавт.,1990; Исаков В.А., 1998; Шкестерс А.П. с соавт, 1995; Fiorillo С. et al, 1998). К сожалению, вопрос о роли нарушений процессов ПОЛ и способах коррекции таких нарушений еще далек от решения (Рагина Ю.О., с соавт., 1998; Thiete
J., 1998). He выяснена роль изменений ПОЛ в жизнедеятельности растущего орга низма с учетом его динамичности, непрерывного роста и развития (Вельтище вЮ.Е., 1984). Недостаточно изучено влияние биологически активных веществ (ви таминов, гормонов и др.) на процессы ПОЛ. Работ, посвященных изучению мета болизма лимфоцитов, характеристик ПОЛ в клетках крови, взаимосвязи ПОЛ уровнем гормонов-адаптации, концентрацией вторичных мессенджеров - при ин фекционной патологии у детей практически нет.
Актуальной остается диагностика метаболических сдвигов при инфекционное процессе у детей, недостаточно исследованы механизмы адаптации, не отработан! критерии применения антиоксидантной терапии. Все вышесказанное подтверждае важность изучения роли как ПОЛ, так и других мембранно-связанных процессов і механизмах адаптации при острых инфекционных заболеваниях у детей.
Цель исследования - выявить механизмы метаболической адаптации и сте пень выраженности окислительного стресса при инфекционном процессе, разра ботать лабораторно-диагностические критерии оценки особенностей развита: окислительного стресса в лимфоцитах при вирусных и бактериальных инфекция: у детей и в эксперименте для совершенствования диагностики и проведения обос нованной патогенетической терапии.
Задачи исследования.
-
Исследовать регулирующую роль гормонов и циклических нуклеотидов в меха низмах метаболической адаптации к инфекционному процессу у детей;
-
Изучить динамику и характер нарушения структурно-функционального состоя ния клеточных мембран лимфоцитов и эритроцитов у детей в процессе адапта аии при вирусных и бактериальных инфекциях:
-
Оценить степень выраженности окислительного стресса и сбалансированное систем антиоксидантной защиты (АОЗ) при остром инфекционном процессе j детей (до года и 2-6-ти лет), а также в эксперименте у животных;
-
Выявить взаимосвязь тяжести течения инфекционного процесса с выражение стью окислительного стресса в лимфоцитах;
-
Изучить влияние ряда вирусов, вызывающих острые респираторно-вирусньк инфекции (ОРВИ), на метаболические процессы в клетках крови больных детей;
-
Выявить зависимость интенсивности окислительного стресса от состояния про цессов перекисного окисления липидов в лимфоцитах до вакцинации детей против кори.
-
Исследовать особенности метаболических сдвигов в клетках крови и ликвор« детей при вирусно-бактериальных токсикозах и инфекционно-токсическом шоке (ИТШ);
-
Разработать комплекс биохимических тестов для диагностики состояни* окислительного стресса и метаболизма в лимфоцитах; охарактеризовать особенности метаболической адаптации к острому инфекционному процессу.
9. Изучить влияние ряда методов терапии (аутоинфузия ультрафиолетово-
облученной крови (АУФОК), гемосорбция, витаминов - антиоксидантов) на
изучаемые процессы, и обосновать назначение антиоксидантной терапии.
Научная новизна.
Впервые прослежена динамика метаболических изменений в лимфоцитах (лф) и эритроцитах (эр) в процессе адаптации к ОРВЙ. выявлен двухфазный характер сдвигов уровня гормонов, циклических нуклеотидов, интенсивности ПОЛ, активности ферментов Na'-насоса.
Сформированы новые предствления о 3-х вариантах изменений интенсивности процессов ПОЛ в лимфоцитах детей при инфекционных заболеваниях, соответственно сопровождавшиеся различной динамикой метаболических сдвигов. Разработаны критерии выделения групп детей с высокой и низкой интенсивностью ПОЛ по уровню диеновых конъюгатов лимфоцитов (ДК лф) или хемилюминесцен-ции плазмы (ХЛ пл) для последующей коррекции процессов ПОЛ с помощью препаратов анти- и прооксидантного действия. Выявлена высокая корреляционная зависимость между интенсивностью процессов ПОЛ в лимфоцитах (ПОЛ лф) и их функциональной активностью. Показана гормональная регуляция процессов ПОЛ и активного транспорта ионов при ОРВИ.
Получены новые данные о развитии окислительного стресса, дисбалансе процессов ПОЛ и АОЗ, активности ферментных систем активного транспорта ионов и энергетического метаболизма при развитии инфекционно-токсического шока (ИТШ); установлены границы перехода реакций адаптации в патологические нарушения при вирусно-бактериальных интоксикациях и нейротоксикозах.
Впервые показано влияние ряда вирусов, вызывающих ОРВИ (грипп А и В, парагрипп, аденовирусы , риносинтициальные вирусы, цитомегаловирусы, герпес), на метаболизм лимфоцитов и эритроцитов; выявлены достоверные различия сдвигов изучавшихся характеристик, обусловленные биологическими свойствами самих вирусов.
Впервые дана характеристика процессов свободно-радикального окисления (СРО) в клетках крови при гриппозной, менингококковой и пневмококковой ин-фекцияхв эксперименте. Выявлены достоверные различия интенсивности процессов ПОЛ в клетках вирулентных и авирулентных пневмококков; показано 2 варианта ответной реакции на активацию ПОЛ аскорбиновой кислотой в присутствии Fe2+ в культурах пневмококков in vitro.
Практическая значимость.
Проведенное исследование позволило выявить 3 типа функциональной активности лимфоцитов, отличающихся по биохимическим характеристикам, в том числе; интенсивности ПОЛ, состоянию гормональной регуляции, - позволяет выделить детей группы "риска" развития осложнений процесса вакцинации, утяжеления инфекционного процесса.
Установлены возрастные различия биохимических^ характеристик у практически здоровых детей, что необходимо учитывать при обследовании больных детей разного возраста.
Разработанный в данной работе метод изучения ПОЛ лф и ХЛ пл является новым скрининг микрометодом, позволяющим охарактеризовать метаболическую активность лимфоцитов, и может быть применен в любой биохимической лаборатории Минздрава Российской Федерации. Характеристика интенсивности процессов ПОЛ по уровню ДК и ОЛ в лимфоцитах и ХЛ пл дает возможность прогнози-
ровать: характер течения инфекционного заболевания (развитие бактериальных ос ложнений при ОРВИ), скорость восстановления липидных компонентов мембран ных структур лимфоцитов; позволяет дифференцированно применять корриги руюшую терапию, и тем самым избежать осложнений, которые могут произойп при применении антиоксидантной терапии, на фоне сниженной интенсивности ПОЛ. _
Отработан комплекс микрометодов, позволяющий из 1,5-2,0 мл крови провести исследование уровня общих липидов (ОЛ), диеновых кокъюгатов (ДК), диенке-тонов (К), активности супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы (КТ) в лимфоцита> и эритроцитах детей. Предложенный комплекс микрометодов позволяет оценит* направленность сдвигов ПОЛ и АОЗ; провести коррекцию выявленных изменение с помощью витаминов про- и антиоксидантного действия.
Положения, выносимые на защиту
-
В основе развития реакций метаболической адаптации при инфекционном процессе у детей лежит повышение активности гипофизарно-надпочечниковой системы (рост уровня кортизола, АКТГ, СТГ, обуславливающий повышение синтеза цАМФ и цГМФ), активация ПОЛ лф, способствовавшая увеличению проницаемости клеточных мембран и выходу факторов иммунной защиты. Смена фаз гормональной регуляции интенсивности ПОЛ и АОЗ в клетках крови, приводит к синхронным сдвигам функциональной активности лимфоцитов и концентрации интерферона в крови.
-
Сдвиги интенсивности процессов ПОЛ в клетках крови детей в ответ на инфекционный процесс являются одним из звеньев общей реакции метаболической адаптации. Сроки развития ответа и динамика изменений интенсивности метаболических процессов в клетках крови обусловлены рядом факторов (возрастом ребенка, частотой предшествующих заболеваний, биологическими свойствами инфекционного агента, фазой инфекционного процесса, уровнем гормональной регуляции).
-
В зависимости от интенсивности окислительного стресса, возможны 3 варианта биохимического ответа лимфоцитов на острый инфекционный процесс у детей. Выявленные типы метаболического ответа различаются особенностями гуморального иммунного ответа, сопровождается различной тяжестью течения инфекционного процесса и требуют различного терапевтического подхода.
-
Метаболический ответ лимфоцитов детей на острый инфекционный процесс зависит от биохимических характеристик самих вирусов.
-
Направленность изменений ПОЛ является обоснованием различных вариантов антиоксидантной терапии: при снижении интенсивности ПОЛ лф противопоказана антиоксидантная (АО) терапия, и только при патологической активации ПОЛ лф необходимо применение АО терапии.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на 11-ти Всесоюзных и Всероссийских конференциях: Минск - 4-ая Всесоюзная Конференция по «Биохимии мышц» (1981); Ереван - Всесоюзный симпозиум "Простагландины и кровобращение" (1980); Москва - Всесоюзная научная конференция "Иммунологические и иммуно-патологические состояния у детей"
(1983); Архангельск - Всесоюзная конференция "Менингококковые инфекции и гнойные менингиты" (1986); Горький - 10-ая Всесоюзная конференция по "Биохимии нервной системы" (1987); Петрозаводск - 6-ой Всесоюзный симпозиум «Роль циклических нуклеотидов и вторичных посредников в регуляции ферментных реакций» (1988); Звенигород - Всесоюзная конференция "Молекулярные механизмы развития инфекционных заболеваний» (1991); Новосибирск- Конференция «Менингококковые инфекции и гнойные менингиты» (1990), Санкт-Петербург - Зя научная конференция по "Болезням органов дыхания" (1992), Конференция "К 100-летию кафедры Инфекционных болезней ВМА" (1995); Москва -Конференции "Новые технологии в педиатрии"(1995); Саратов - Всероссийская конференция «Гомеостаз и инфекционный процесс» (1998). На 7-ми научно-практических конференциях: Челябинск - 7-ая зональная научная конференция "Факторы клеточного и гуморального иммунитета при различных физиологических и патологических состояниях состояниях" (1984); Владивосток -Научно-практическая конференция "УФО крови в медицине" (1987); Иркутск Всесоюзное совещание по "Транспортным АТФазам" (1987); Научная конференция "Вирусные инфекции на пороге 21 века (эпидемиология и профилактика) (1999): 22-ая Научно-практическая конференция "Актуальные вопросы детской инфектологии" (2000); Всероссийская Научно-практическая конференция "Новые технологии в терапии и профилактике инфекционных заболеваний у детей" (2000): Научно-практическая конференция"Инфекционкые болезни на рубеже 21 века" (2000); 20-ти научно-практических конференциях (Ленинград); заседаниях биохимического общества (Ленинград) -4 доклада; общества инфекционистов - 13 докладов и общества педиатров -1 доклад.
Новые микрометоды используются при обследовании больных в лаборатории функциональных и лучевых методов диагностики и на отделениях ОРВИ, нейроинфекций, спецпрофилактики, вирусного гепатита, кишечных инфекций в НИИ детских инфекций. Разработанная нами «комплексная характеристика интенсивности процессов свободно-радикального окисления в лимфоцитах» используется в работе клинико - диагностических лабораторий республиканской инфекционной больницы г. Петрозаводска и центральной городской больницы г. Мончегорска. Материалы диссертации используются при обучении ординаторов, аспирантов и врачей на рабочих местах в НИИ детских инфекций.
Публикации. Материалы диссертации изложены в 51-ой печатной работе в том числе 2х изобретениях (1-ом патенте), 2-х отраслевых рационализаторских предложениях: 3-х информационных письмах, методических рекомендациях, пособие для врачей.
Связь с планами НИР. Работа выполнена в соответствии с государственной научно-исследовательской тематикой (регистрационные №№ 81096336, 80022004, 01820083487, 01880073471, 01870071764, 01880071269, 018873479, 01930001950), плановыми темами НИР НИИДИ (1986-1999гг).
Структура диссертации. . .
Диссертация изложена на у^л^истах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, 6-ти глав собственных исследований, заключения, выводов; указателя использованной литературы (508 источников). Текст иллюстрирован 101 таблицей, 75 рисунками, 20 схемами.
