Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Адаптационная профилактика постгеморрагических нарушений

/

российская академия медицинских на ук нии общей па тологии и па тофизиологии

Кизиченко Наталья Викторовна Адаптационная профилактика

постгеморрагических нарушений. роль антиоксидантной системы.

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: 14.00.16 - ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

/

Научный руководитель: доктор биол. наук Архипенко Ю.В.

Москва - 1998.

Оглавление

Стр.

список сокращений 4

Введение 5 Глава 1. Обзор литературы.

1.1 Геморрагический шок. 11

1.2. Процесс перекисного окисления липидов и система 17 антиоксидантной защиты в норме и при геморрагическом шоке.

1.3. Адаптация организма к различным внешним воздействиям. 27

Глава 2. Материалы и методы. з?

2.1. Физиологические модели. 37

2.1.1. Моделирование острой массивной кровопотери. 37

2.1.2. Моделирование геморрагичнского шока. 38

2.1.3. Адаптация к стрессу. 38

2.1.4. Адаптация к периодической гипоксии. 38

2.1.5. Адаптация к физической нагрузке. 39

2.2. Биохимические методы. 39

2.2.1. Обработка тканей. 39

2.2.2. Индукция ПОЛ in vitro и определение продуктов

ПОЛ по реакции с 2- тиобарбитуровой кислотой. 40

2.2.3. Методы определения активности антиоксидантных ферментов. 40

2.2.4. Определение концентрации сульфгидрильных групп. 41

2.2.5. Определение концентрации белка. 42 2.2.5. Список реактивов. 43

Глава з. Результаты исследования. 45

3.1. Адаптация к стрессу. 45

3.2. Адаптация к гипоксии. 66

3.3. Адаптация к физической нагрузке. 87

Глава 4. Обсуждение результатов. 1 о?

4.1. Адаптация к стрессу. 107

4.2. Адаптация к гипоксии. 111

4.3. Адаптация к физической нагрузке. 114

выводы. 122

список литературы. 123

список сокращений:

АД - артериальное давление

АДс - артериальное давление систалическое

Адд - артериальное давление диасталическое

АО - антиоксиданты

АОЗ - антиоксидантная защита

АОС - антиоксидантная система

АМФ - аденозинмонофосфат

АТФ - аденозинтрифосфат

ДОХ - дизоксихолат

КП -кровопотеря

МДА - малоновый деальдегид

ОЦК - объем циркулирующей крови

ПНЖК - полененасыщенные жирные кислоты

ПОЛ - перекисное окисление липидов

СОД - супероксиддисмутаза

ТБК - тиобарбитуровая кислота

ТНТС - тетранитратетрозолиевый синий

ЧСС - частота сердечных сокращений

Введение.

Острая массивная кровопотеря сопровождается развитием циркуляторной недостаточности, которая приводит к возникновению гипоксических и ишемических повреждений органов и нарушению их функции, что является одной из причин необратимости и летального исхода шока.

В развитии патологических изменений, происходящих на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях при геморрагическом шоке, важную роль играет дисрегуляция процесса свободнорадикального окисления мембранных фосфолипидов и других компонентов клетки. Нарушения метаболизма, возникающие при гипоксии и ишемии, по ряду механизмов могут приводить к повышению уровня активных форм кислорода, свободных радикалов и накоплению веществ, катализирующих перекисное окисление липидов. При этом надо иметь в виду, что мембраноповреждающий эффект определяется не только активностью процесса перекисного окисления липидов, но и состоянием системы антиоксидантной защиты клеток.

Естественно ожидать, что воздействия на организм, сопровождающиеся активацией антиоксидантной системы, могут оказать защитный эффект от повреждений, вызываемых острой массивной кровопотерей и геморрагическим шоком.

Актуальность темы:

Патологические состояния, вызываемые кровопотерей, и, в частности, геморрагический шок, являются причиной возникновения критических состояний. Тяжесть этого вида патологии и высокая частота встречаемости в клинике делают исследования в этой области актуальными и привлекают внимание многих специалистов.

В последние годы установлено, что в патогенезе геморрагического шока особо важную роль играют процессы, связанные со свободнорадикальным окислением клеточных компонентов [Матвеев С.В., 1991; Удовиченко В.И., 1995; Flynn W.J., 1997; и др]. Полученные рядом авторов данные позволяют сделать вывод о необходимости введения в терапию геморрагического шока препаратов антиоксидантного ряда [ Биленко М.В., 1982; Голиков А.П., 1992; Давыдов Б.В., 1994]. Однако, фармацевтические средства, используемые при лечении различных патологий, обладая направленным действием, вызывают тем не менее побочные явления, влияя, в том числе и на иммунную систему. Следует отметить, что повышение толерантности организма к внешним воздействиям может достигаться немедикаментозными средствами, позволяя поддерживать гомеостаз и обеспечивая стабильное функционирование органов и систем при различных критических состояниях.

Известно, что повысить уровень антиоксидантной защиты клетки можно как путем применения экзогенных антиоксидантов, так и благодаря активации эндогенной антиокислительной системы, которая является одним из основных компонентов неспецифической защиты клетки от различных повреждений. Активация этой системы препятствует возникновению многих патологических состояний.

В настоящее время активно развиваются профилактический и терапевтический подходы, направленные на повышение активности антиоксидантной системы не только за счет введения природных или синтетических препаратов, но и с помощью различных методов адаптационной медицины (адаптация к различным видам гипоксии, стрессу, холоду и др.). В основе протекторного действия адаптации лежит использование многократных слабых воздействий к факторам окружающей среды, которые выполняют сигнальную функцию, активируя комплекс защитных систем организма, среди которых имеются как

повышающие резистентность к конкретно действующему адаптационному фактору, так и неспецифические, благодаря которым увеличивается устойчивость организма и к повреждающим факторам. Это явление, заключающееся в повышении резистентности к одним факторам среды за счет предварительной адаптации организма к другим факторам, в работах Ф.З. Меерсона получило название перекрестного защитного эффекта адаптации.

Все вышеизложенное позволило сформулировать цель и задачи настоящего исследования.

Цель и задачи исследования:

Целью работы явилось изучение возможности применения предварительной адаптации организма к различным факторам среды для профилактики нарушений, вызываемых геморрагическим шоком, и оценка роли антиоксидантной системы различных тканей в этом явлении. В рамках сформулированной цели были поставлены следующие задачи:

1. Выяснить возможность защиты организма от повреждений, вызываемых геморрагическим шоком, с помощью предварительной адаптации к кратковременным стрессорным воздействиям.

2. Выяснить возможность защиты организма от повреждений, вызываемых геморрагическим шоком, с помощью предварительной адаптации к гипобарической гипоксии.

3. Выяснить возможность защиты организма от повреждений, вызываемых острой массивной кровопотерей, с помощью предварительной адаптации к физической нагрузке.

4. В каждой из указанных серий оценить участие отдельных компонентов антиоксидантной системы различных органов крыс в адаптационном защитном эффекте от нарушений, вызванных геморрагическим шоком.

5. Исследовать эффективность защитного действия разных видов адаптации от геморрагического шока в различных органах крыс.

Научная новизна работы:

Впервые в качестве немедикаментозного средства профилактики нарушений, вызываемых геморрагическим шоком, применена адаптация организма к различным факторам среды и доказана возможность такой профилактики. При сравнении трех видов адаптации было обнаружено, что наиболее выраженным защитным эффектом обладает адаптация к стрессу, тогда как адаптация к физической нагрузке и адаптация к гипоксии, оказались практически неэффективными.

Впервые оценена роль антиоксидантной системы различных органов в адаптационной защите от геморрагического шока. Показано формирование защитного эффекта адаптации от повреждений, вызываемых геморрагическим шоком, на уровне ферментных и неферментных компонентов антиоксидантной системы головного мозга, сердца и печени.

Теоретическое значение работы:

В результате проведенного исследования показана принципиально новая возможность профилактики осложнений, вызываемых геморрагическим шоком, с помощью предварительной адаптации к кратковременным стрессам. Установлено, что одним из механизмов развития адаптационного противошокового эффекта от нарушений, вызываемых кровопотерей, является активация антиоксидантной системы. Выраженность адаптивного эффекта является органоспецифичной.

Практическое значение работы:

Проведенная работа позволяет заключить, что в целях профилактики геморрагического шока у лиц, связанных с риском кровопотери, могут быть использованы методы адаптационной медицины, а именно, адаптация к стрессу, которая обладает выраженным защитным эффектом благодаря активации антиоксидантной системы организма.

Положения, выносимые на защиту;•

1. Адаптация к стрессу может быть применена в качестве профилактической меры от нарушений, вызываемых геморрагическим шоком.

2. При адаптации к стрессу защитный эффект от геморрагического шока развивается благодаря активации антиоксидантной системы в органах и тканях.

3. Компоненты антиоксидантной системы организма в различной степени участвуют в противошоковом адаптационном эффекте, в зависимости от: а) использованного адаптационного фактора; б) специфики органов и тканей.

апробация диссертации:

Результаты исследования были представлены: на межлабораторных семинарах НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН; на Первой региональной конференции: "Роль свободных радикалов в норме и патологии", Израиль, 1998г.; на Третьем международном конгрессе по патофизиологии, Финляндия, 1998г.; на международной конференции "Супероксиддисмутаза: современные успехи и клиническое применение" Франция, 1998г.; на Втором Международном конгрессе по стрессу, Австралия, 1998г.; на

Национальной физиологической конференции,Румыния 1998г.; на Восьмом конгрессе Европейского общества по шоку, Бельгия, 1998г.

Объем и структура диссертации:

Диссертация изложена на 133 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, описания собственных результатов, их обсуждения и выводов. Список литературы содержит 109 источников. Диссертация иллюстрированна 59 рисунками.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. геморрагический шок.

Первое упоминание о шоке относится ко времени жизни и врачебной деятельности таких ученых древности как Цельс и Гиппократ. Шок можно оценивать как реакцию, возникающую в ответ на действие повреждающих факторов среды, к которым организм не может приспособиться запуском гомеостатических механизмов [Кулагин В.К., 1978].

Среди причин, вызывающих шок, наибольшее значение придается кровопотере (КП). Считается, что степень возмущающего влияния КП на организм зависит от двух факторов: объема кровопотери и скорости истечения крови [Братусь В.Д., Шерман Д.М.,1989]. После КП наблюдается фаза угнетения, которая через кратковременную переходную фазу, в виде относительно быстрого повышения артериального давления (АД), переходит в фазу геморрагического шока с четкой динамикой. Таким образом, геморрагический шок вызывается КП определенной тяжести - шокогенной кровопотерей. Начало шока характеризуется декомпенсацией многих функций и переходом гомеостаза на новый уровень регуляции.

В ходе течения шока дифференцируют три периода: ранний, период стабилизации и поздний. В раннем периоде отмечается возрастание АД . Период стабилизации характеризуется относительной устойчивостью значений физиологических показателей. Поздней период определяется ухудшением значений всех физиологических показателей и нарастанием тяжести шока [Братусь В.Д., Шерман В.Д.,1989].

Являясь типовым патологическим процессом, шок представляет собой комплекс анормальных и защитно-приспособительных реакций, которые проявляются на системном, органном и клеточном уровнях. В

патогенезе шока нарушения кровообращения играют главную роль, что доказано не только экспериментальными [Zweifach B.W, 1975; Fronek К.1975.; Кулагин В.К.,1978; Кочетыгов Н.И.,1984; Штыхно Ю.М.1985], но и клиническими наблюдениями [Неговский В.А., 1979].

Анализ литературных данных позволяет сделать вывод, что одним из узловых и наиболее ранних звеньев патогенеза шока является глубокое нарушение системной гемодинамики и микроциркуляции.

1.1.1 Макроциркуляция при шоке.

Острый дефицит ОЦК вследствие потери крови, плазмы или жидкости организма означает уменьшение венозного возврата к сердцу и тем самым снижение давления. Следствием этого является уменьшение ударного объема и падение АД. Организм реагирует на это повышением возбудимости симпатической нервной системы и максимальным выбросом катехоламинов - адреналина и норадреналина. Частота сердечных сокращений (ЧСС) возрастает, повышается периферическое сопротивление. Это характеризует симпатоадренергическую реакцию. Она представляет собой попытку организма, несмотря на уменьшение ударного объема, удержать минутный объем сердца и АД в пределах нормы. Увеличение ЧСС достигается путем стимуляции ß-адренорецепторов сердца и вазоконстрикцией через а-адренорецепторы сосудистых стенок. Вазоконстрикция не охватывает все периферические сосуды равномерно. В одних органах она наиболее выражена, в других может отсутствовать. Это зависит от наличия в отдельных участках сосудистой системы а-адренорецепторов. Вазоконстрикция в большей степени охватывает область кровеносной системы внутренних органов (почки, кишечник, кожа, мышцы). За счет уменьшения кровоснабжения тех органов, которые имеют меньшее значение для выживания организма в остром периоде оставшаяся кровь направляется к центральным органам

- сердцу и головному мозгу. Кровоснабжение печени при шоке снижается в значительно меньшей степени и длительное время поддерживается на достаточном уровне. Печень имеет более совершенную систему кровообращения, поэтому вслед за начальным ухудшением микроциркуляции в ней в ответ на кровопотерю наступает фаза компенсации и перфузия ее устанавливается на более низком, но приемлемом для жизнедеятельности уровне [Братусь В.Д.,1989].

Такое изменение кровообращения, которое характеризуется перераспределением оставшегося количества циркулирующей крови в пользу центральных отделов кровообращения, представляет особую реакцию кровообращения. Симпатоадренергическая противореакция вполне целесообразна в коротком временном интервале. В начальной фазе шока она обеспечивает на нормальном уровне кровоток в сосудах сердца и головного мозга. Если не происходит быстрой нормализации объема крови, то на передний план все более выступают отрицательные качества вазоконстрикции, а именно снижение перфузии тех органов, за счет которых достигается централизация кровообращения.

1.1.2. Микроциркуляция при шоке.

Отмеченные выше изменения проявляются в снижении капиллярного кровотока. Вследствие этого доставка кислорода и энергетических субстратов, а также выведение конечных продуктов обмена становится недостаточным. Развивается локальное нарушение обмена веществ в ткани, отличительным признаком которого является метаболический ацидоз. Под влиянием ацидоза возникают два феномена: нарушение равновесия сосудистого тонуса и повышенная свертываемость крови.

С прогрессированием шока развивается локальное гипоксическое нарушение обмена веществ вследствие накопления кислых продуктов

обмена, что приводит к расширению прекапиллярных сосудов, в то время как посткапиллярные сосуды остаются суженными. В результате наступает замедление кровотока, кровь скапливается в капиллярах, увеличивается внутрикапиллярное давление. Благодаря создавшемуся давлению плазма из обоих капиллярных отделов переходит в интерстицию. В медленно текущей и сгущенной крови наступает агрегация клеток крови [Шустер X.П.,1981]. Все это в конечном итоге обусловливает функциональное нарушение органов и тканей.

1.1.з. Нарушение функции клеток при шоке.

Возникший недостатка кислорода в клетках приводит к развитию метаболического ацидоза. А дефицит АТФ вызывает нарушение синтеза белка, и выход из строя натрий-калиевого насоса. Вследствие этого Ыа+ устремляется в клетку, а калий покидает ее. Вслед за входящим Ыа+ следует вода. Клетка отекает; из-за отека и ацидоза повреждается лизосомальная мембрана. Благодаря этому высвобождаются вещества с литическими свойствами. Белок клетки разрушается, литические ферменты попадают в кровь и оказывают повреждающее действие на все органы [Шустер Х.П., 1981].

Основным патогенетическим звеном поздних стадий шока является циркулятор�