МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАїНи
ХАРКіВСьКИЙ національний МЕДИчнИЙ УНіВЕРСИТЕТ
Герман Кристина Борисівна
УДК 616-001-092:612.015.11
ВІЛЬНОРАДИКАЛЬНІ ПРОЦЕСи у ПАТОГЕНЕЗі порушень, Зумовлених ХіРУРГіЧною ТРАВМОю, при різних видах знеболювання
14.03.04 – патологічна фізіологія
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата медичних наук
Харків – 2008
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Харківському національному медичному університеті МОЗ України.
Науковий керівник: доктор медичних наук, професор Звягінцева Тетяна Володимирівна, Харківський національний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри фармакології і медичної рецептури.
Офіційні опоненти:
доктор медичних наук, доцент Костенко Алла Геннадіївна, Вищий державний навчальний заклад України «Українська медична стоматологічна академія» МОЗ України (м. Полтава), професор кафедри патологічної фізіології;
доктор медичних наук, старший науковий співробітник Зінкович Ігор Іванович, Донецький національний медичний університет МОЗ України, завідувач Центральної науково-дослідної лабораторії.
Захист відбудеться 12 червня 2008 р. о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.600.03 при Харківському національному медичному університеті (61022, м. Харків, пр. Леніна, 4).
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського національного медичного університету (61022, м. Харків, пр. Леніна, 4).
Автореферат розісланий 12травня 2008 року.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради
кандидат медичних наук, доцент О.Ю. Степаненко
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Хірургічна травма, яка включає оперативне втручання, анестезію і фактор стресу, викликає відповідь організму у вигляді комплексу складних реакцій (Поддымский А.В., 2003; Гвак Т.В., 2004; Сафонов М.Ю., 2004; Струков М.А., 2004). На сьогоднішній день достатньо повно вивчена лише стресова складова хірургічної травми (Меерсон Ф.З., 1986; Jain S.K., 2006). За результатами досліджень останніх років у механізмах запуску стрес-реалізуючих систем ранню сигнальну роль виконує активація перекисного окиснення ліпідів – ПОЛ (Зильбер А.П., 1984; Долина О.А., 1987; Малышев В.Д., 1994; Зенков Н.К., 2001 и др.). Установлено зв’язок між активацією ПОЛ і проявом больового компонента. Виявлено високу кореляційну залежність між ступенем активації ПОЛ і вираженістю невротичної тривоги, больовою імпульсацією (Барабой В.А., Сутковой Д.А., 1997). Роль вільнорадикальних процесів у механізмах розвитку хірургічної травми не вивчена. Вирішення цієї проблеми є особливо необхідним у зв’язку з науковими досягненнями останніх років в області біохімічної токсикології. Установлено, що інгаляційні анестетики, які широко застосовуються: галотан, хлороформ, ейфлуран, – належать до біоцидних ксенобіотиків (Губский Ю.И., 2001–2004), а токсичний вплив на організм біоцидних ксенобіотиків пов’язаний з активацією процесів ПОЛ. Тільки вивчення кожного з компонентів хірургічної травми, якого досі не проводили, надало б можливість охарактеризувати їхній внесок у зміни прооксидантно-антиоксидантної системи організму.
На сучасному етапі анестезіологічної допомоги не приділяється належної уваги ролі процесів ПОЛ у перебігу всіх періодів розвитку хірургічної травми. Антиоксидантний (АО) захист у перед- і післяопераційному періоді не передбачений, незважаючи на те, що розвиток запалення, ран різноманітної етіології супроводжується значними змінами окислювально-антиоксидантного гомеостазу (Липшиц Р.У., Клименко Н.А., Звягинцева Т.В., 2002–2007), які у свою чергу корелюють з проявами запально-репаративних процесів (Звягинцева Т.В., 2002–2007). Обґрунтування доцільності включення антиоксидантної терапії у комплекс лікувальних заходів, пошук найбільш оптимальних засобів з цією метою уявляється також актуальним.
Дослідження, проведені в останні роки, дозволяють зробити висновок про антиноцицептивні властивості різних видів анестезіологічної допомоги, які ґрунтуються на певних показниках діяльності серцево-судинної системи організму (Хижняк А.А., 2004–2006). Такі дані дозволяють більш повно охарактеризувати міру протекторної дії анестезіологічної допомоги.
Таким чином, згідно з сучасними уявленнями, у механізмах розвитку хірургічної травми важливе місце займають порушення вільнорадикальних процесів, і їхня корекція буде важливою ланкою у повноцінному захисті організму від хірургічної агресії.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до плану науково-дослідних робіт Харківського національного медичного університету МОЗ України і є самостійним фрагментом у рамках наукового напрямку кафедри фармакології та медичної рецептури. Комплексна тема кафедри – «Дослідження шляхів фармакологічної корекції наслідків стресу» (номер державної реєстрації 0103U004548, 2003–2007 рр.).
Мета дослідження: визначення ролі вільнорадикальних процесів у патогенезі порушень, зумовлених хірургічною травмою, при різних видах знеболювання.
Завдання дослідження:
1. Вивчити інтенсивність хемолюмінесценції, стан ПОЛ і АО-системи у крові при різних видах знеболювання в експерименті.
2. Дослідити інтенсивність хемолюмінесценції, стан ПОЛ і АО-системи у крові при поєднанні різних видів знеболювання з лапаротомією в експерименті.
3. вивчити показники діяльності серцево-судинної системи експериментальних тварин при різних видах знеболювання і при хірургічній травмі, яка включає відповідні види знеболювання.
4. дослідити інтенсивність хемолюмінесценції, стан ПОЛ, АО-системи у крові, показники діяльності серцево-судинної системи при різних видах знеболювання і проведенні операційного втручання у клініці.
5. з’ясувати, які методи анестезії справляють максимальну протекторну дію.
6. Обґрунтувати застосування рекомбінантної супероксиддисмутази (препарат «Рексод») для відновлення окислювально-антиоксидантного гомеостазу.
Об’єкт дослідження: патогенез хірургічної травми при різних видах знеболювання.
Предмет дослідження: вільнорадикальні процеси у патогенезі порушень, зумовлених хірургічною травмою, при різних видах знеболювання.
Методи дослідження: патофізіологічні, біохімічні, фізико-хімічні, функціональні, статистичні.
Наукова новизна одержаних результатів. Уперше з’ясовано внесок окремих компонентів хірургічної травми (анестезії, операційної травми, психоемоційного стресу) у зміни стану окислювально-антиоксидантної системи організму. В експерименті і клініці встановлено різний ступінь вираженості активації вільнорадикальних процесів і зниження АО-захисту під впливом анестетиків: ефіру, тіопенталу натрію, кетаміну, пропофолу. Показано, що хірургічне втручання радикально не змінює процеси ПОЛ і АО-потенціал. Виявлено, що рівень кінцевих продуктів ПОЛ і активність АО-ферментів корелюють з вираженістю гемодинамічних змін за умов хірургічної травми при різних видах знеболювання. Виявлено порушення окислювально-антиоксидантного гомеостазу на усіх етапах розвитку хірургічної травми у клініці: на доопераційному етапі, під час операції і в післяопераційному періоді. На основі одержаних результатів експериментальних і клінічних досліджень обґрунтовано доцільність АО-терапії. Уперше показано ефективність застосування препарату «Рексод» для відновлення окислювально-антиоксидантного балансу за умов хірургічної травми і при різних видах знеболювання. Пріоритетність дисертаційного дослідження підтверджено деклараційним патентом на винахід «Спосіб введення експериментальних тварин в стан штучного сну» (пат. України 200506995).
Практичне значення одержаних результатів. Результати дослідження розширюють існуючі уявлення про роль вільнорадикальних процесів у патогенезі хірургічної травми. Показано, що окрім стресу активацію вільнорадикальних процесів викликають і інші фактори хірургічної травми, зокрема анестетики. Встановлено, що активація АО-системи має місце на усіх етапах розвитку хірургічної травми. Одержані результати дозволяють рекомендувати включення антиоксидантів у комплексну терапію, що спрямована на адекватний і повноцінний захист пацієнта при хірургічній травмі. Виявлено і патогенетично обґрунтовано оптимальні строки уведення антиоксиданту для корекції наслідків хірургічної травми. За даними клінічних досліджень, мінімальним ефектомщодоактивації прооксидантної і пригнічення АО-системи володіє анестетик пропофол, який є препаратом вибору за умов хірургічної травми.
Отримані дані впроваджено в навчальний процес на кафедрах патофізіології Харківського, Донецького національних медичних університетів, Вищого державного навчального закладу України «Українська медична стоматологічна академія» (м. Полтава), на кафедрі невідкладних станів і анестезіології Харківського національного медичного університету.
Особистий внесок здобувача. Автором проведено патентно-інформаційний пошук, проаналізовано наукову літературу за темою дисертації, спільно з керівником визначено мету і завдання дослідження, самостійно відтворені моделі, особисто виконані усі серії експериментальних і клінічних досліджень. Клінічну частину досліджень виконано на базі Харківської обласної клінічної лікарні (головний лікар – проф. М.І. Березка), керівництву і співробітникам якої автор дуже вдячний.
Апробація результатів дослідження. Матеріали дослідження доповідалися і обговорювалися на ІІ Міжнародній науковій конференції «Мікроциркуляція і її вікові зміни» (Київ, 2002), міжвузівських конференціях «Медицина третього тисячоліття» (Харків, 2003, 2004, 2006, 2007), конференції студентів, аспірантів, клінічних ординаторів «Стрес, шок, термінальні стани» (Донецьк, 2003), IV конгресі патофізіологів України з міжнародною участю (Чернівці, 2004), ІІІ Російському конгресі патофізіологів з міжнародною участю (Москва, 2004), X Ювілейній конференції Російської академії природознавства (Москва, 2005), науково-практичній конференції з міжнародною участю, присвяченій 200-річчю з дня заснування Харківського державного медичного університету (Харків, 2005), V читаннях ім. В.В. Підвисоцького (Одеса, 2006), VІ читаннях ім. В.В. Підвисоцького (Одеса, 2007), XIV Російському національному конгресі «Людина і ліки» (Москва, 2007).
Публікації. Основні положення і результати дослідження викладено у 14 роботах, 3 з яких – статті у наукових журналах, рекомендованих ВАКом України, 11 тез у матеріалах наукових конгресів, конференцій. Одержано патент України на винахід.
Структура і обсяг дисертації. Дисертацію викладено на 145 сторінках друкованого тексту. Робота складається зі вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів дослідження, 4 глав результатів дослідження, аналізу та узагальнення результатів дослідження, висновків, практичних рекомендацій і списку використаних джерел; ілюстрована 63 рисунками, 29 таблицями, які займають 10 повних сторінок. Бібліографія включає 167 джерел, у тому числі 59 іноземних авторів.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Матеріали і методи дослідження. Експериментальну частину досліджень виконано на 108 щурах-самцях лінії Вістар масою 180–200 г. Для вирішення поставлених завдань проведено чотири серії експериментів. У першій серії дослідів показники окислювально-антиоксидантного гомеостазу вивчали при різних видах знеболювання, у другій – при поєднанні цих видів знеболювання з моделюванням операційної травми. У третій серії проводили корекцію порушень при різних видах знеболювання, а у четвертій– при поєднанні цих видів знеболювання з моделюванням операційної травми. Досліджували також групу інтактних тварин.
Досліди виконували відповідно до Статуту Української асоціації з біоетики (1992), вимог Європейської конвенції про захист хребетних тварин, директив Ради Європейського економічного товариства із захисту хребетних тварин (Страсбург, 1986), «Правил проведення робіт з використанням експериментальних тварин».
Для дослідження впливу різних видів анестезії на процеси ПОЛ було обрано такі анестетики: ефір (інгаляційний наркоз), тіопентал натрію, кетамін, пропофол (неінгаляційний наркоз).
Неінгаляційні анестетики уводили внутрішньочеревно у таких дозах: тіопентал натрію – 15 мг/кг, кетамін – 7 мг/кг, пропофол – 10 мг/кг відповідно (Стефанов А.В., 2004). Моделлю операційної травми були лапаротомія і подальше пошарове ушивання рани. Лапаротомію проводили тваринам після початку наркотичного сну і досягнення адекватного ступеня анестезії.
До початку експериментів тварин протягом 1–2 тижнів утримували у віварії на звичайному раціоні їжі по 10–20 щурів у стандартних металевих клітках. Для виключення впливу сезонних і добових коливань на показники, що вивчалися, основні дослідження проводили в осінньо-зимовий період, уранковий час. Тварин умертвляли шляхом миттєвої декапітації під різними видами анестезії.
Показники ПОЛ і АО-системи вивчали у плазмі крові та еритроцитах. Про стан прооксидантно-антиоксидантної системи судили за вмістом первинних – дієнові кон’югати (ДК) і вторинних – тіобарбітурова кислота (ТБК)-активних продуктів ПОЛ (Львовский Е.И., Волчегорский И.А., 1991; Карпищенко А.И., 1997), ключових антиоксидантних ферментів – каталази (Кат) і супероксиддисмутази – СОД (Королюк М.Н. и соавт., 1988; Костюк В.А. и соавт., 1990).
Спонтанну та ініційовану хемолюмінесценцію (СХЛ, ІХЛ) сироватки крові визначали на хемолюмінометрі ХЛМ1Ц-01 за стандартною методикою для біологічних рідин (Фархутдинов Р.Р., 1995). Світіння стимулювали свіжовиготовленим 3%-вим розчином перекису водню.
Показники центральної гемодинаміки вивчали за допомогою комп’ютерної системи для реографії «ReoCom» (ХАІ-МЕДИКА). Реограми записували, використовуючи голчасті електроди, швидкість запису – 10 мм/с, калібрувальний імпульс 10 мм = 1 Ом. Усім тваринам проводили тетраполярну грудну реографію. Розраховували показники ударного об’єму (УО) крові за формулою Кубічека. Частоту серцевих скорочень (ЧСС) визначали за інтервалом R-R електрокардіограми. Хвилинний об’єм серця (ХОС), загальний периферичний опір судин (ЗПОС), серцевий індекс (СІ) розраховували за загальноприйнятими формулами (Корячкин В.А., 2001).
У першій серії експериментів показники гемодинаміки реєстрували після настання хірургічної стадії наркозу, в другій – після настання хірургічної стадії наркозу і нанесення шкірного розрізу, у третій – після настання хірургічної стадії наркозу і уведення «Рексоду», у четвертій – після настання хірургічної стадії наркозу, нанесення шкірного розрізу і уведення «Рексоду». Ефірний наркоз обрали у якості контрольного виходячи з особливостей летючих рідин, що використовуються для анестезії. Швидка інактивація препарату, гарна керованість за умов експерименту дозволили регулювати глибину наркозу. Через це умови зняття реографічних показників при анестезії ефіром були близькими до таких у інтактних тварин.
Експериментальну корекцію порушень окислювально-антиоксидантного гомеостазу проводили препаратом з антиоксидантними властивостями – «Рексод», що є субстанцією рекомбінантною людською Cu-Zn СОД (пат. РФ 2111754, Соловьева Л.Я. – опубл. 27.05.94). Препарат уводили внутрішньочеревно у дозі 0,02 мг/кг (Стефанов А.В., 2004) безпосередньо перед уведенням тваринам анестетиків.
Клінічна частина досліджень.У клінічному дослідженні брали участь 32 пацієнти, які перенесли операцію – лапароскопічну холецистектомію (ЛХЕ). Контрольну групу склали 20 жінок віком від 30 до 40 років, що проходили диспансеризацію. Клінічними показаннями до хірургічного втручання були гострота процесу (наявність больового синдрому), дані ультразвукового дослідження печінки і жовчовивідних шляхів, підшлункової залози, результати лабораторних аналізів. Критерієм включення хворих у дослідження була відсутність супутньої патології (ішемічної хвороби серця, гіпертонічної хвороби та ін.). Усім хворим оперативне втручання проводили під ендотрахеальним внутрішньовенним багатокомпонентним наркозом. У першій групі хворих у якості анестетикабув обраний тіопентал натрію (5 мг/кг), у другій – кетамін (2 мг/кг), у третій – пропофол у дозі 2–3 мг/кг (Костюченко А.Л.,1998).
Стан ПОЛ, активність АО-ферментів, СХЛ, ІХЛ, гемодинамічні показники (артеріальний тиск, ЧСС) визначали на трьох етапах розвитку хірургічної травми: до оперативного втручання (за 24 години до операції), у момент максимально травматичного етапу операції (коагуляція ложа жовчного міхура) і у ранньому післяопераційному періоді (перша доба).
Статистичну обробку результатів дослідження здійснювали параметричними методами з використанням t-критерію Стьюдента і непараметричними методами Крускала–Уолліса і Ван-дер-Вардена на ПЕВ ІВМ АТ 486. Усі цифрові дані обробляли методами варіаційної статистики на персональному комп’ютері з використанням програмного пакета «Statgraph». Кореляційний коефіцієнт визначали за допомогою пакета статистичних програм у Microsoft Exel.
Результати дослідження та їх обговорення. У першій серії експериментальних досліджень вивчали вплив анестетиків на прооксидантно-антиоксидантний гомеостаз.
При анестезії ефіром, тіопенталом натрію, кетаміном і пропофолом рівень ДК плазми вірогідно збільшувався – відповідно у 2,9; 5,9; 4,8 і 6,1 раза – відносно інтактних тварин. Зміни концентрації ДК еритроцитів були подібними. В усіх досліджуваних групах концентрація ДК еритроцитів була вірогідно збільшеною відносно інтактних тварин: у тварин з анестезією ефіром концентрація ДК еритроцитів була збільшеною у 3,9 раза, тіопенталом натрію – у 4,9 раза, кетаміном і пропофолом – у 3,4 і 4,8 раза відповідно.
Концентрація ТБК-активних продуктів ПОЛ плазми при дії ефіру, тіопенталу натрію, кетаміну і пропофолу також була збільшеною відносно інтактного контролю. Ці показники перевищували контроль в 1,8; 3,3; 3,3 і 4,1 раза відповідно.
При уведенні тіопенталу натрію, кетаміну, пропофолу відмічено значне перевищення концентрації ТБК-активних продуктів ПОЛ еритроцитів – у 5,1; 1,5 і 3,6 раза відповідно. При ефірному наркозі вірогідних змін відносно інтактного контролю не виявлено.
Таким чином, при анестезії досліджуваними анестетиками відмічено значну активацію процесів ПОЛ, відбиттям якої було збільшення концентрації первинних і вторинних продуктів пероксидації у периферичній крові тварин усіх груп. За ступенем активації ПОЛ у плазмі різні неінгаляційні анестетики можна розташувати у такій послідовності: тіопентал натрію = кетамін > пропофол.
Оцінка стану ПОЛ не може бути повною без урахування активності
АО-системи, яка у нормі контролює і обмежує ПОЛ, а ступінь розгортання процесів ПОЛ при патології залежить від резервів АО-системи (Барабой В.А., Сутковой Д.А., 1997). Тому з метою виявлення механізмів активації ПОЛ при дії різних анестетиків паралельно досліджували активність ключових АО-ферментів – СОД, Кат.
Активність СОД при анестезії ефіром, тіопенталом натрію, кетаміном вірогідно знижувалась і складала відповідно 25,0; 51,3 і 42,1 % відносно інтактних тварин. При уведенні пропофолу вірогідних змін активності СОД не виявлено.
Активність Кат не змінювалась при знеболюванні ефіром, тіопенталом натрію, кетаміном. При уведенні пропофолу активність цього ензиму вірогідно збільшувалась порівняно з такою у інтактних тварин – на 54,9%.
Таким чином, активність ферментів АО-системи при уведенні різних анестетиків була неоднаковою. Найбільш уразливою виявилася СОД, її активність при введенні усіх анестетиків, що вивчалися, за винятком пропофолу, знижувалася. Більш стійкою була Кат: активність цього ензиму або не змінювалася, або, як це виявилося при знеболюванні пропофолом, підвищувалася.
За умов уведення анестетиків інтенсивність хемолюмінесцентного світіння сироватки крові різко зростала. При уведенні тіопенталу натрію і кетаміну інтенсивність СХЛ сироватки, яка відбивала співвідношення про- і антиоксидантних стимулів (Губский Ю.И., 2004), була на 40 і 50 % вищою за контрольні значення. Інтенсивність СХЛ сироватки не змінювалась при дії ефіру, пропофолу. Показники ІХЛ, що відбивали реактивну, стресорну мобілізацію АО-механізмів, вірогідно збільшувались відносно інтактного контролю при дії ефіру, тіопенталу натрію, кетаміну і пропофолу – на 174, 200, 199 і 210 % відповідно, що свідчить про достатньо виражений потенціал АО-захисту під впливом усіх анестетиків (SnyderH.L., 1980).
У наступній серії експериментів досліджували прооксидантно-антиоксидантний гомеостаз при моделюванні хірургічної травми на тлі дії різних анестетиків.
Вміст ДК плазми при анестезії ефіром і пропофолом не змінювався під впливом лапаротомії і вірогідно збільшувався при анестезії тіопенталом натрію і кетаміном – відповідно на 21 і 45 %. Вміст ДК еритроцитів в усіх досліджуваних групах при дії ефіру збільшувався на 113 %, тіопенталу натрію – на 171 %, кетаміну – на 295 %, пропофолу – на 131 % порівняно з таким тільки під впливом анестетиків.
Концентрація ТБК-активних продуктів плазми не змінювалась під впливом лапаротомії при наркозі ефіром і кетаміном, зменшувалась на 23 % при уведенні тіопенталу натрію і збільшувалась на 27 % при анестезії пропофолом.
Вміст вторинних продуктів ПОЛ в еритроцитах під впливом лапаротомії при анестезії ефіром і кетаміном не змінювався, але знижувався при уведенні тіопенталу натрію у 2,8 раза і пропофолу в 1,7 раза.
Таким чином, активація процесів ПОЛ у
8-09-2015, 22:44