Системная эндотоксинемия в физиологии и патологии человека Яковлев, Михаил Юрьевич

Введение к работе

1.1.Актуальность проблемы.

Вторая половина XX столетия ознаменовалась не только бурным f витием науки и техники, но и постоянно нарастающим ухудшением услс обитания человека на Земле. Неблагоприятная экологическая ситуаі. обусловленная в значительной мере техногенными и социальными факте ми, в принципе, не может не сказываться отрицательно на состоянии с ровья населения. С большой долей вероятности можно допустить, чт основе нарастания частоты ряда хронических заболеваний, таких как г росклероз, аутоиммунные, аллергические и онкологические заболевай лежат не только чисто геронтологические причины, но и постепенно у> шающиеся экологические факторы. В этом плане привлекает интерес называемая нормальная микрофлора кишечника, особенно грамотрицатель бактерии и их эндотоксин - липополисахарид (ЛПС) внешней мембраны и точной стенки этих бактерий. ЛПС посвящено поистине огромное количе-во публикаций, обобщенных в недавно изданном четырехтомном руководс (Handbook of Endotoxin, Series Editor R.A.Proctor, Elsevier, Amster - New-York - Oxford). Эндотоксин может взаимодействовать с различі-клетками макроорганизма, в зависимости от дозы, вызывать их поврея ния или стимулировать синтез ряда физиологически активных медиатор таких как туморнекротизирующий фактор альфа (TNF), интерлейкин-1 и Грозными последствиями действия ЛПС являются диссеминированное внут сосудистое свертывание (ЛВС) и эндотоксиновый шок (ЭШ), весьма ча заканчивающийся летальным исходом. Такие события, как правило, мс иметь место при так называемом грамотрицательном сепсисе, коте всегда сопровождается интенсивной системной эндотоксинемией (СЭЕ). нако, человек и в физиологических условиях постоянно контактирует грамотрицательными бактериями и их эндотоксином. Огромным резервує этих бактерий и эндотоксина являются, в частности, дистальные otz кишечника. Как принято считать, в норме в кровоток из кишечника прс кает относительно небольшое количество ЛПС, который может связыват клетками Купфера, макрофагами, гранулоцитами, тромбоцитами, эритрощ ми, антителами, липопротеинами высокой удельной плотности(ЛВП) и не торыми другими белками плазмы крови. Связывая эндотоксин, эти факт предупреждают возможность его токсического действия. Можно предпе жить, что при различных стрессовых ситуациях, а также при дейст различных физических и химических факторов не только увеличивае проницаемость кишечной стенки, но и подавляются функции эндотоксине зывающих систем. В подобных ситуациях избыточный выход ЛПС в систем кровоток способен, по-видимому, вызывать серьезные повреждения раз/ ных клеток и тканей. Несмотря на очевидную значимость этого механиз до последнего времени истинная роль ЛПС, как и связывающих ее сие физиологии и патологии человека, оставалась не ясной.Существен сдвиг в понимании фундаментальной природы участие ЛПС в жизнедеяте ности организма наметился в середине 80-ых годов, когда была сформ^ рована принципиально новая концепция о регуляторной роли ЛПС не тол в патологических, но и в защитно-приспособительных реакциях. Указан

цепция опиралась на данные о присутствии ЛПС в портальном кровотоке 90% практически здоровых людей (A.Jacob et.al.,1977), способности :ток Купфера элиминировать эндотоксин из портального кровото-D.Knook et.al,1981) и данных о той, что в норме до 6% портальной іви сбрасывается минуя печень через портокавальные и печеночные шун-в системный кровоток(J.Wolter et.al..1978). Следовательно было >лне логично предположить, что часть ЛПС может проникать в системный івоток и участвовать в физиологических процессах, а при массивных :туплениях выступать как общепатологический фактор, индуцирующий івитие самых разнообразных синдромов.

Необходимо при этом подчеркнуть, что изучение роли ЛПС и антиэн-тсиновых факторов тормозилось в значительной мере в связи с от-'ствием общедоступных методов их обнаружения и оценки активности.

1.2. Цель и задачи работы.

Целью работы явилось изучение роли эндотоксина в физиологии патологии человека.

Для достижения указанной цели необходимо было решить нижеследую-; задачи:

1. Разработать общедоступные методы выявления эндотоксина в жид-( средах и диагностики системной эндотоксинемии.

2. Разработать методы оценки эндотоксин-связывающих систем.

3. Показать реальную клинико-диагностическую значимость количест-шой оценки содержания эндотоксина и уровня антиэндотоксиновой защи-

в системном кровотоке и секционном материале.

4. Осуществить поиск новых химических соединений модулирующих ан-
шдотоксиновую активность.

1.3. Научная новизна результатов.

Установлено, что при помощи иммуноэнзимной реакции с антителами к іколипиду Re-хемотипа в мазках крови можно выявлять лейкоциты, свя-зшие эндотоксин в организме обследуемого посредством- Fc-зависимого (анизма. Некоторые гранулоциты сохраняют способность связывать эндо-ісин in vitro при обработке мазков препаратами ЛПС. Содержание лей-іитов. способных связывать ЛПС in vivo и in vitro, зависит от наливі на лейкоцитах Fc-рецепторов, антиэндотоксиновых IgG антител, свя--тых с Fc-рецептором, и от уровня эндотоксинемии.

Основная масса клеток крови, связывающих эндотоксин, представлена пиморфноядерными лейкоцитами (ПЯЛ). Супераффинной к эндотоксину эткой крови является эозинофил.

При помощи иммуноэнзимной реакции с ПЯЛ и разработанной микромо-

їіикации ЛАЛ-теста установлено, что эндотоксины в низких концентраци-

обнаруживаются в крови всех практически здоровых людей, начиная с

гского возраста, т.е. выявлена так называемая физиологическая сие-

»шая эндотоксинемия.

Показано.что состояние клеточного и гуморального иммунитета к эн-гоксину четко отражает общее состояние резистентности макроорганиз-

ма,наличие различных патологических процессов.Низкие показатели аи эндотоксинового иммунитета и повышенного содержания эндотоксина в и ви и тканях наблюдаются при гестозах.при патологии верхних дыхатель путей и легких,при некоторых видах сердечно-сосудистой патологии, заболеваниях мочевыводящих путей (мочекаменной болезни,аденомы прос ты, раке мочевого пузыря), при аппендиците и разлитом перитоните, основании этих материалов сделано заключение о том.что эндотоксин ляется общепатологическим фактором, индуцирующим развитие целого р патологических процессов в различных органах и тканях.Важную рог развитие органопатологии играют лейкоциты, гиперактивированные и регруженные ЛПС.

Выявлено наличие антиэндотоксин-шоковой активности у некотс производных альфа-имидазолилалкилсульфоновой кислоты, которая комбу руется с антикоагулянтной активностью.

1.4. Практическая ценность полученных результатов.

Разработаны новые методы диагностики эндотоксинемии и оценки тиэндотоксинового иммунитета:

а) микромодификация ЛАЛ-теста для определения эндотоксина в а
ких средах (микро-ЛАЛ-тест);

б) способ обнаружения эндотоксина грамотрицательных бактерии
их взаимодействию с лейкоцитами и выявлению ЛПС-позитивных лейковд
при помощи флюоресцирующих антител (ЛПС-тест) - авторское свидетель
ВО N 1749758 (1992 Г.);

в) способ выявления антиэндотоксиновых антител при помощи тот
лойного иммунного анализа (ТИА-антиэндотокс);

г) способ оценки иммунитета к эндотоксинам грамотрицательных С
терий по содержанию ЛПС-позитивных лейкоцитов, связавших зндотоксиі
vivo и in vitro и выявляемых при помощи иммуноферментной peai
(ЛПС-тест-ИФА)-заявка на получение патента с приоритетом от 13 февр
1993 г;

д) способ оценки резистентности организма по показателям тит
антител к гликолипиду хемотипа Re и антител к ЛПС с общим антигс
энтеробактерий (иммуноферментая диагностическая тест-система СОИС-1

Все эти методы нашли применение в научно-исследовательской ра( и диагностической практике.

ЛПС-тест-ИФА дает возможность оценить состояние иммунитета и с тояние здоровья у человека и животных, перенесших проникающую радиаі Иммуноферментная тест-система СОИС-ИФА дает возможность ocyiuecTBJ раннюю диагностику бессимптомно протекающих заболеваний, в том чі определять группы риска по онкологическим заболеваниям. На ее осі создана технология интенсивного диспансерного наблюдения, которая г воляет оценивать общее состояние и стоимость страхового полиса. пл< ровать целенаправленные профилактические мероприятия и осуществ.1 своевременное лечение. Использование системы СОИС-ИФА на Шевченков( заводе пластмасс в 1991 году позволило на 15-20% уменьшить времеї

нетрудоспособность работников и дало экономический эффект в несколько миллионов рублей. Кроме того, система СОИС-ИФА используется для оценки эффективности лечения и отбора плазмы крови доноров с повышенным содержанием антиэндотоксиновых антител, применение которой в клинике не-этложной хирургии значительно снижает частоту осложнений и леталь-

гЮСТЬ.

Разработаны, по сути дела основы секционной диагностики системной эндотоксинемии и эндотоксинового шока, которая включают данные анамнеза, клиники и лабораторных исследований, в том числе данные тестов С0-1С-ИФА, ЛПС-тест-ИФА. микро-ЛАЛ-тест(в том числе трупной крови), идентификацию ЛПС-позитивных структур в срезах и отпечатках органов при юмощи ЛПС-тест-ИФА.выявление маргинального лейкостаза в микрососудах.

Отобраны также вновь синтезированные химические соединения, облагающие комплексом биологических активностей, в том числе противошоко-зой, а также анти- и дезагрегационной активностями, что открывает іерспективу их применения для снижения токсического действия бактери-шьных ЛПС (авторские свидетельства N 1644475 от 22 декабря 1990 года і N 1665676 от 22 марта 1991 года).

Результаты исследований используются в лекционных курсах, диагностической и лекционной практике кафедры патологической анатомии ФУВ ^псковской Медицинской академии, кафедр патологической физиологии Российской медицинской академии последипломного образования и здорового образа жизни, кафедр патологической анатомии, акушерств и гинекологии, іатофизиологии. инфекционных Полезней и детских инфекций Казанского іедицинского института.

1.5. Основные положения, вынесенные на заічиту.

1. Эндотоксин нормальной микрофлоры кишечника, проникающий в :истемный кровоток в низких концентрациях, обеспечивают состояние филологической системной эндотоксинемии и принимают участие в осущест-ілєнии адаптивных реакций, в том числе в формировании пула "активиро-шшых" гранулоцитов.

2. Эндтоксин грамотрнцательных бактерий является общепатологи-іеским фактором,вызывающим и/или участвующим в развитии различных па-'ологических процессов и заболеваний инфекционного и неинфекционного енеза.

3. Одним из механизмов развития индуцированной эндотоксином ор-анопатологии является повреждающее действие гиперактивированных, перегруженных эндотоксином гранулоцитов.

4. Функциональное состояние клеточного и гуморального антиэндо-'оксинового иммунитета является интегральным показателем общего состояния здоровья человека.

1.6. Апробация работы.

Основные положения работы были доложены и обсуждены на VII Пленуме Правления Всесоюзного Общества патологоанатомов (Казань. 1987), На-чно-практической конференции Отдела патанатомии НИИ скорой помощи м.Н. В.Склифасовского (Москва, 1988). VIII Всесоюзном съезде патолого-

анатомов (Тбилисси, 1989), II Всесоюзной конференции "Бактериалі токсины" (Латвия, Юрмала, 1989), I Всесоюзной конференции "Патанатс экстремальных состояний" (Москва. 1991). I Международном Симпо; ме-семинаре "Фундаментальные науки и биотехнология - страховой меді не" (Крым. Меллас, 1992), Международном семинаре "Фирма MSD и СК Ш - страховой медицине Татарстана" (Казань, 1993). II Международном с позиуме-семинаре "Фундаментальная наука и биотехнология - страхе медицине" (Москва-Рязань, 1993) и Ученом Совете Института морфолс РАМН.

По теме диссертации выполнено 39 печатных научных работ, полу¹ 3 авторских свидетельства на изобретения, 1 решение о выдаче патент 1 заявка на выдачу патента принята к рассмотрению.

1.7. Благодарности.

Многие результаты, обобщенные в данном докладе, получены в с местных исследованиях с рядом сотрудников НИИ морфологии ЧЄЛ0Е РАМН. НИИ эпидемиологии и микробиологии им.Гамалеи РАМН. Казанск медицинского института. Казанского ГИДУВа. Хабаровского медицине» института. ИОФХ Казанского филиала РАН, Республиканского центра э тренной медицинской помощи Минздрава Татарстана, Научно-производстЕ ного центра "Гидробиос" Минздрава РФ. медицинского стоматологическ института им.Семашко, Центральной республиканской клинической боль цы Минздрава РФ, Международного медицинского консорциума "Мечнико Перечень соавторов, участвовавших в проведении отдельных разделов боты, приведен в списке публикаций. Всем им автор выражает глубо благодарность.

Особую благодарность автор выражает научным консультантам ака мику РАМН профессору Н. К.Пермякову и члену-корреспонденту РАМН проф сору А.А.Кубатиеву, а также профессору В.Н.Галанкину, профессору В Бондаренко и профессору В.Г.Лиходеду за радость совместной работы творческого обсуждения результатов. Автор также искренне благода своих коллег и помощников А.Н.Крупника. Р.А.Уразаева. В.А.Анохи Н.О.Крюкова и других сотрудников, соискателей и докторантов лабора рии патанатомии экстремальных состояний НИИ морфологии человека РАМ Международного медицинского консорциума "Мечников".

Автор планировал этапы проведения исследований, руководил в работой, принимал непосредственное участие в проведении и оценке зультатов исследований.