94738 (Вплив вегетативної регуляції на перебіг системної запальної відповіді)

16

Н АЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗІОЛОГІЇ ІМ. О.О. БОГОМОЛЬЦЯ

САВУСТЬЯНЕНКО АНДРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ

УДК 616-002-018.2; 616.831

ВПЛИВ ВЕГЕТАТИВНОЇ РЕГУЛЯЦІЇ НА ПЕРЕБІГ

СИСТЕМНОЇ ЗАПАЛЬНОЇ ВІДПОВІДІ

14.03.04-патологічна фізіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Київ – 2008

Д исертацією є рукопис.

Роботу виконано в Центральній науково-дослідницькій лабораторії Донецького національного медичного університету ім. М. Горького

Науковий керівник: доктор медичних наук, старший науковий співробітник

Зінкович Ігор Іванович,

завідувач Центральної науково-дослідницької лабораторії

Донецького національного медичного університету

ім. М. Горького МОЗ України

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор

Гуляр Сергій Олександрович,

провідний науковий співробітник відділу експериментальної кардіології Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України

доктор медичних наук, професор

Хара Марія Романівна,

завідувач кафедри патологічної фізіології

Тернопільського державного медичного університету ім. І.Я. Горбачевського МОЗ України

Захист дисертації відбудеться “4” березня 2008 року о “14” годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 26.198.01 при Інституті фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України за адресою: 01024, Київ, вул. Богомольця, 4.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України за адресою: 01024, Київ, вул. Богомольця, 4.

Автореферат розіслано “1” лютого 2008 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

доктор біологічних наук

Сорокіна-Маріна З.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Велика кількість захворювань у своїй основі має такий типовий патологічний процес, як запалення (Beck G.C. et al., 2004). Звичайно запальна реакція починається з локальних проявів, в основі яких лежать специфічні і неспецифічні реакції клітинного і гуморального імунітету, вивільнення цитокинів та ін. (Титов В.М., 2003).

У випадку, коли компенсаторні сили організму виявляються недостатніми для обмеження запалення в місці первинної локалізації, медіатори запалення виходять у кров'яне русло, сприяючи генералізації запального процесу (Shapiro N. et al., 2006; Lagan A.L. et al., 2007). Як наслідок, розвивається синдром системної запальної відповіді, що клінічно характеризується збільшенням частоти серцевих скорочень (більше 90 уд/хв), зміною температури тіла (нижче 36⁰С або вище 38⁰С), збільшенням частоти дихальних рухів (більше 20 разів/хв) чи зниженням парціального тиску вуглекислого газу в крові (менше 32 мм. рт. ст.), різкою зміною вмісту лейкоцитів (менше 4000 кліток/мм³ або більше 12000 кліток/мм³) чи присутністю більше 10% незрілих нейтрофілів (Лейдерман І.М., 1999).

При порушеннях у системах регуляції і погано корегуємому перебігу синдрому системної запальної відповіді розвивається одне з найбільш грізних його ускладнень – поліорганна недостатність (Єльський В.М. і ін., 2002; Wheeler A.P., 2007). У загальній структурі смертності хворих реанімаційного профілю клінічні ознаки поліорганної недостатності складають 50 - 80% (Weigand M.A. et al., 2004). Крім того, показано, що наявність двох симптомів синдрому системної запальної відповіді приводить до розвитку органної дисфункції в 1,8% пацієнтів із гнійно-запальною патологією, а при виявленні трьох і більш симптомів протягом доби частота розвитку тяжкого сепсису зростає до 22,5%, летальність складає 2% (Leclerc F. et al., 2005).

Таким чином, пошук і уточнення патогенетичних механізмів розвитку синдрому системної запальної відповіді, шляхів його корекції є важливою задачею, оскільки саме цей початковий етап генералізації запалення є вирішальним у подальшому розвитку септичного шоку і смерті хворого.

В останні роки на культурах імунних кліток була показана можливість регуляції запалення через холінергічний протизапальний механізм (Czura C.J. et al., 2003). Доведено, що при впливі ацетилхоліну на N-холінорецептори макрофагів і гліальних кліток зменшується синтез і вивільнення прозапальних цитокинів - головне значення має зниження продукції TNF-α, HMGB1. У подальших дослідженнях з’ясували, що за реалізацію такого шляху пригнічення запалення відповідальна альфа-7 субодиниця N-холінорецепторів (Pavlov V.A. et al., 2006; Wang H. et al., 2003).

Відомо, що однаково несприятлива як недостатня запальна відповідь, що веде, наприклад, до вторинної інфекції, так і надлишкова, що веде до системних ушкоджень. Вважають, що виявлений холінергічний протизапальний механізм може регулювати величину запальної відповіді, утримуючи її у визначених межах (Czura C.J., Tracey K.J., 2005).

Отже, вивчення ефективності холінергічного протизапального шляху в цілісному організмі, з'ясування тонких механізмів даної регуляторної ланки може внести вагомий вклад у розуміння закономірностей розвитку синдрому системної запальної відповіді.

Необхідність одержання таких знань обумовлена і тим, що принципи холінергічної регуляції запальної реакції можуть бути покладені в основу розробки прямої й опосередкованої N-холінорецептор-орієнтованої терапії синдрому системної запальної відповіді.

Ймовірно, у цілісному організмі холінергічний протизапальний ефект вегетативної нервової системи приводить до гальмування розвитку системного запального процесу. Тому представляється перспективним одночасне вивчення змін в активності вегетативної нервової системи та її N-холінергічних ефектів в експерименті. Тим більше, що в даний час став доступний метод неінвазивної оцінки виразності вегетативних впливів за допомогою спектрального аналізу варіабельності серцевого ритму (Malik M. et al., 1999).

Проблема, однак, полягає в тому, що стандарти використання спектрального аналізу розроблені тільки для клінічного застосування (Коркушко О.В. і ін., 2003). При роботі з експериментальними тваринами згаданий метод також застосовують, але його використання вимагає додаткової адаптації (Яблучанський М.І. і ін., 2005; Хара М.Р., 2003).

Таким чином, досить актуально більш глибоко вивчити вплив вегетативної регуляції на перебіг системної запальної відповіді in vivo і з'ясувати, чи опосередковані ці ефекти N-холінорецепторним протизапальним механізмом.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в рамках планової науково-дослідницької роботи Центральної науково-дослідницької лабораторії Донецького національного медичного університету ім. М. Горького „Визначити роль вегетативної нервової, гуморальної регуляції та особливості окислювального метаболізму у забезпеченні індивідуальної стійкості організмів в екстремальних умовах” (державний реєстраційний номер 0104U010590).

Ціль дослідження: виявити закономірності впливу вегетативної нервової системи на перебіг синдрому системної запальної відповіді.

Для досягнення поставленої мети були сформульовані такі задачі дослідження:

1. Модифікувати метод спектрального аналізу варіабельності серцевого ритму для застосування у щурів.

2. Вивчити взаємозв'язок між похідним станом вегетативної нервової системи, її реактивністю у відповідь на стимуляцію α-адренорецепторів і виживаністю щурів при розвитку синдрому системної запальної відповіді.

3. Визначити зміни вегетативної регуляції при розвитку синдрому системної запальної відповіді і їхній взаємозв'язок із виживаністю.

4. Оцінити біохімічні зміни в тканинах внутрішніх органів щурів в умовах синдрому системної запальної відповіді й установити їхній взаємозв'язок з параметрами активності вегетативної нервової системи.

5. З'ясувати можливості управління перебігом синдрому системної запальної відповіді шляхом стимуляції N-холінорецепторів.

Об'єкт дослідження: синдром системної запальної відповіді.

Предмет дослідження: стан вегетативної регуляції у щурів із синдромом системної запальної відповіді.

Методи дослідження: фізіологічний експеримент (моделювання синдрому системної запальної відповіді за допомогою перев'язки і пункції сліпої кишки), функціональні (ЕКГ), математичні (спектральний аналіз варіабельності серцевого ритму), біохімічні (спектрофотометричне визначення активності катепсину Д, лактатдегідрогенази, вмісту малонового діальдегіду, α-токоферолу, активності каталази в тканинах внутрішніх органів), статистичні.

Наукова новизна отриманих результатів. Уперше виявлено, що до відтворення моделі системної запальної відповіді високостійкі тварини характеризуються вираженим приростом активності парасимпатичного відділу вегетативної нервової системи у відповідь на фармакологічну стимуляцію α-адренорецепторів.

Вперше описані особливості перебудови вегетативної регуляції у щурів при розвитку синдрому системної запальної відповіді. У високостійких щурів, на відміну від загиблих, у перші години експерименту спостерігається ріст потужності обох ланок вегетативної регуляції.

Виявлено характер змін біохімічних процесів у внутрішніх органах щурів у перші години розвитку синдрому системної запальної відповіді. Зростає внутрішньотканинна активність катепсину Д, причому найбільш рання і виражена активація даного ферменту має місце в печінці і нирках. Активність лактатдегідрогенази збільшується пропорційно давності патологічного процесу; приріст активності даного ферменту в групі високостійких тварин менш виражений, а в тканині легень і нирок - був відсутній. Ріст вмісту малонового діальдегіду поєднується з підвищенням активності каталази. У групі низькостійких тварин виснажуються запаси ендогенного α-токоферолу в печінці.

Вперше виявлено, що ріст активності катепсину Д и лактатдегідрогенази, вмісту малонового діальдегіду і α-токоферолу, активності каталази у внутрішніх органах після моделювання синдрому системної запальної відповіді зворотно корелює з активністю парасимпатичної нервової системи.

Вперше показано, що селективна фармакологічна стимуляція N-холінорецепторів в умовах синдрому системної запальної відповіді гальмує активацію лактатдегідрогенази і катепсину Д у всіх внутрішніх органах, частково запобігає інтенсифікації перекісного окислювання ліпідів і активізації антиоксидантної системи, поліпшує показники виживаності щурів в умовах моделі синдрому системної запальної відповіді.

Теоретичне і практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що додатково до вже вивчених гуморального і клітинного механізмів запуску і розвитку системного запалення необхідно враховувати і нервовий, вегетативний компонент, який в значній мірі обумовлює наслідки даного патологічного процесу.

Розгляд механізмів синдрому компенсаторної протизапальної відповіді необхідно доповнити N-холінергічним протизапальним шляхом, в ініціюванні роботи якого істотна роль приділяється вегетативній нервовій системі.

Отримані дані щодо протективної ролі парасимпатичної нервової системи під час розвитку синдрому системної запальної відповіді служать патофізиологічним обґрунтуванням для пошуку фармакологічних засобів, що знижують інтенсивність запалення за допомогою прямої стимуляції вагуса чи вибірково N-холінорецепторів.

Проведене комплексне дослідження з адаптації технології спектрального аналізу варіабельності серцевого ритму для застосування у лабораторних тварин дозволило розробити стандартні вимоги до використання даного методу при оцінці активності вегетативної нервової системи у щурів: визначена оптимальна тривалість ділянок кардіоритмограми, що аналізуються; рекомендовані частотні діапазони для оцінки симпатичних і парасимпатичних впливів; доведені можливість і доцільність оцінки спектрального аналізу варіабельності серцевого ритму під загальним наркозом; визначені особливості впливу різних анестетиків на показники спектрального аналізу варіабельності серцевого ритму.

Дані про різну реактивність вегетативних відділів у відповідь на стимуляцію α-адренорецепторів у щурів зі сприятливим і несприятливим прогнозом дозволяють проводити подібну класифікацію тварин при проведенні досліджень синдрому системної запальної відповіді.

Одночасно, завдяки наявності кореляційних зв'язків між станом вегетативної регуляції і біохімічних показників у внутрішніх органах дослідник одержує можливість прогнозувати вагу органних ушкоджень при відтворенні синдрому системної запальної відповіді за допомогою перев'язки і пункції сліпої кишки.

Щоб одержати можливість вивчати репаративні процеси при сприятливих наслідках системного запального процесу, дослідник може загальмовувати розвиток запалення за допомогою стимуляції N-холінорецепторів шляхом одночасного введення неостигміну (100 мкг/кг п/к) і атропіну (50 мкг/кг п/к).

Особистий внесок здобувача. Автор самостійно виконав інформаційний пошук, сформулював мету і задачі дослідження, вибрав методи дослідження, спланував і виконав експерименти, провів статистичну обробку результатів дослідження, узагальнив отримані дані й оформив рукопис.