Последние годы характеризуются возрастанием интереса к роли эндотоксикоза в патогенезе и танатогенезе различных по этиологии заболеваний [5, 12]. Одной из наиболее уязвимых к действию повреждающих факторов при эндотоксикозе является сердечно-сосудистая система, осложнения со стороны которой выступают нередко в качестве возможных причин летальности при критических состояниях [4]. Как известно, печени отводится главная роль не только в антиэндотоксиновой защите организма, но также и в метаболизме липидов. Несмотря на то, что взаимосвязь нарушений функций печени, особенно ее липидрегулирующих процессов, с заболеваниями сердечно-сосудистой системы не вызывает сомнений [7], механизмы взаимоотношений кардиальных нарушений и дисфункции печени при эндотоксикозе еще до конца не раскрыты. В связи с чем целью работы явилось изучение взаимосвязи нарушений функционально-метаболического статуса печени и сердца при эндотоксикозе.
Материалы и методы исследования
Основой работы явились экспериментальные исследования на 30 взрослых беспородных собаках, у которых для воспроизведения синдрома эндогенной интоксикации моделировали острый каловый перитонит. Под общим обезболиванием (тиопентал-натрий в дозе 0,04 мг/кг) животным в брюшную полость шприцем вводили 20% каловую взвесь из расчета 0,5 мл/кг массы тела животного [2]. Через сутки после этой манипуляции выполняли срединную лапаротомию, оценивали возникшие патологические изменения в брюшной полости и санировали ее. В контрольные сроки (1, 3, 5-е сутки) животным производили забор венозной крови, релапаротомию, биопсию ткани миокарда, печени. В послеоперационном периоде животным проводили антибактериальную (внутримышечные инъекции 2 раза в сутки раствора гентамицина из расчета 0,8 мг/кг массы тела) и инфузионную терапию (внутривенные введения 5% раствора глюкозы и 0,89% раствора хлорида натрия из расчета 50 мл/кг массы животного).
Для получения исходных данных (условная норма) были изучены вышеперечисленные показатели у 10 здоровых животных.
Выраженность эндогенной интоксикации (ЭИ) оценивали по следующим показателям: содержание молекул средней массы (МСМ) определяли спектрофотометрическим методом на спектрофотометре СФ-46 при длинах волн 254 и 280 нм (Пикуза О.И., Шакирова Л.З., 1994); общую и эффективную концентрацию альбумина (ОКА и ЭКА) в сыворотке крови - флуоресцентным методом на специализированном анализаторе АКЛ-01 «Зонд»; резерв связывания альбумина (РСА) определяли по формуле РСА = ЭКА/ОКА; индекс токсичности (ИТ) плазмы - по формуле ИТ = ОКА/ЭКА - 1 (Грызунов Ю.А., Добрецов Г.Е., 1994).
Липиды из ткани миокарда, печени экстрагировали хлороформметаноловой смесью, фракционировали методом тонкослойной хроматографии на селика- гелевых пластинах (Хиггинс Дж.А., 1990). Молекулярный анализ проводили на денситометре Model GS-670 (BIO-RAD, США) с соответствующим программным обеспечением (Phosphor Analyst/PS Sowtware). Активность фосфолипазы А2 (ФлА2) изучали в среде, содержащей 10 ммоль трис-HCL-буфер (рH 8,0), 150 ммоль тритон Х-100, 10 ммоль CaCl2 и 1,2 ммоль субстрата, в качестве которого использовали фосфатидилхолины яичного желтка (Трофимов В.А., 1999).
Уровень диеновых конъюгатов оценивали спектрофотометрическим методом при длине волны 232-233 нм (Ганстон Ф.Д., 1986); уровень спонтанного малонового диальдегида - спектрофотометрическим методом в реакции с тиобарбитуровой кислотой (Егоров Д.Ю., Козлов А.В., 1988); активность супероксиддисмутазы (СОД) - в реакции с нитросиним тетразолием (Гуревич В.С. и др., 1990).
Определяли мочевину, билирубин, креатинин, активность аланиновой и аспарагиновой трансаминаз в сыворотке крови (Досон Р. и др., 1991). Электрокардиограмму (ЭКГ) регистрировали в стандартных отведениях на электрокардиографе ЭК ЭТ-01-«Р-Д».
Полученные цифровые данные обрабатывали методом вариационной статистики с использованием критерия Стьюдента, корреляционную связь оценивали по критерию r.
Результаты исследования и их обсуждение
При моделировании острого перитонита у животных в раннем послеоперационном периоде возникал тяжелый синдром ЭИ. Выявлено, что показатели МСМ (l = 254 и l = 280 нм) превосходили норму на 76,19-135,23 и 81,25-154,07% (р < 0,05) соответственно, ИТ плазмы крови - на 93,33-306,67% (р < 0,05), ЭКА и РСА снижались на 24,61-52,79 и 22,06-48,53% (р < 0,05) соответственно.
Как известно, одним из главных проявлений эндотоксикоза является нарушение деятельности сердца, обусловливающее зачастую фатальные осложнения. Проведенная нами оценка электрофизиологических показателей работы сердца при эндотоксикозе свидетельствует о нарушении основных функций сердечной мышцы: автоматизма, возбудимости и проводимости, которые были зарегистрированы в виде изменения интервалов ЭКГ. Выявлено увеличение частоты сердечных сокращений (ЧСС) на 11,64-21,58% (р < 0,05), уменьшение длительности интервалов RR на 15,91-27,28% (р < 0,05), QRS - на 24,32-35,13% (р < 0,05), PQ - на 29,16-35,13% (р < 0,05), QT - на 20,83-37,50% (р < 0,05). Уменьшилась амплитуда основных зубцов на ЭКГ: зубца S на 21,52-26,59% (р < 0,05), T - на 36,3-48,87% (р < 0,05). Амплитуда зубца Q возросла на фоне выраженного эндотоксикоза на 23,80-87,54% (р < 0,05) (рис. 1).
Также отмечено значительное усиление эктопической активности миокарда: у 85% животных возникли частые желудочковые и наджелудочковые экстрасистолы, в том числе у 40% животных регистрировались пробежки наджелудочковой тахикардии. У 60% животных зарегистрированы ишемические изменения на ЭКГ в виде депрессии и подъема сегмента ST > 1 мВ. Нарушения ритма, проявления ишемии у животных сохранялись в течение всего периода динамического наблюдения, что свидетельствует о прогрессировании токсического поражения миокарда при остром перитоните, несмотря на применение дезинтоксикационной терапии (рис. 2).
Рис. 1. Показатели электрической активности миокарда при эндогенной интоксикации (* - достоверность отличия по отношению к норме при p < 0,05)
Известно, что тахикардия - один из главных клинических критериев эндотоксикоза любого генеза [1]. Выявленная в проведенных исследованиях сильная положительная корреляционная связь между индексом токсичности плазмы и ЧСС (r = 0,98, р < 0,05) свидетельствует о том, что при эндотоксикозе определяющая роль отводится его гидрофобному компоненту, инактивирующемуся, как известно, в основном печенью. Таким образом, угнетение функциональной активности печени, особенно ее антитоксической функции, является важным фактором ухудшения сердечной деятельности при эндотоксиновой агрессии. Истощение энергетических запасов на фоне увеличения ЧСС приводит к падению сердечного выброса и формированию сердечной недостаточности [6], поэтому уменьшение индекса токсичности, а следовательно, улучшение антитоксической функции печени представляется важнейшей задачей патогенетического лечения кардиальных расстройств при эндотоксикозе.
Рис. 2. ЭКГ собаки на первые сутки течения острого перитонита (амплитуда 10 мм/мВ, скорость записи 50 мм/с; признаки трансмуральной ишемии нижней стенки)
Развитие синдрома ЭИ на фоне острого перитонита у животных сопровождалось активизацией процессов перекисного окисления липидов и повышением активности ФлА2 тканевых структур миокарда. Как известно, перекисное окисление липидов является одним из важнейших механизмов модификации липидного спектра цитомембран [9], что и подтверждено проведенными исследованиями. Качественный и количественный состав липидов тканевых структур миокарда при эндотоксикозе был подвержен значительным изменениям. В норме для сердечной мышцы характерно высокое содержание холестерола, триацилглицеролов (ТАГ), фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина. После операции уменьшился уровень холестерола и суммарных фосфолипидов, в спектре которых особенно снизился уровень сфингомиелина, фосфатидилхолина и фосфатидилсерина, что указывает на изменение жидкостных свойств липидного бислоя кардиомиоцитов и понижение величины суммарного отрицательного заряда (табл. 1).
Таблица 1
Состав фосфолипидов тканевых структур миокарда при эндотоксикозе (%) (M ± m)
|
Липиды |
Норма |
Модель перитонита |
Этапы послеоперационного наблюдения |
||
|
1-е сутки |
3-и сутки |
5-е сутки |
|||
|
Сфингомиелин |
6,82 ± 0,34 |
5,86 ± 0,23 |
4,22 ± 0,23* |
5,01 ± 0,36* |
5,82 ± 0,37* |
|
Лизофосфолипиды |
0,54 ± 0,01 |
1,49 ± 0,10* |
2,69 ± 0,16* |
2,48 ± 0,56* |
1,78 ± 0,20* |
|
Фосфатидилхолин |
36,45 ± 1,42 |
37,9 ± 1,02 |
33,23 ± 1,52* |
30,08 ± 1,41* |
32,46 ± 1,02* |
|
Фосфатидилсерин |
14,33 ± 0,48 |
11,57 ± 0,48* |
9,54 ± 0,62* |
7,29 ± 0,42* |
5,92 ± 0,12* |
|
Фосфатидилинозит |
6,86 ± 0,31 |
5,88 ± 0,43 |
7,81 ± 0,47* |
8,42 ± 0,39* |
8,93 ± 0,63* |
|
Фосфатидилэта-ноламин |
36,37 ± 1,42 |
37,32 ± 1,03 |
43,17 ± 1,27* |
46,02 ± 3,14* |
45,66 ± 3,03* |
Примечание: * - достоверность отличий по отношению к норме (при p < 0,05).
На этом фоне значительно возрос уровень свободных жирных кислот (СЖК) (на 52,08-171,60%, р < 0,05) и лизофосфолипидов (на 229,63-398,24%, р < 0,05). Данные изменения указывают на запуск мембранодеструктивных процессов в сердечной мышце. Известно, что рост содержания СЖК и лизофосфолипидов во многом является деструктивным фактором, поскольку эти соединения в больших количествах оказывают дезорганизующий эффект на мембранные структуры клеток, а, следовательно, на их функциональную активность [3].
При эндотоксикозе значительно ограничиваются возможности естественных механизмов детоксикации, важнейшим компонентом которых выступает монооксигеназная детоксицирующая система печени. Ранее показано [3], что при эндотоксикозе перитонеального генеза в значительной мере нарушается функциональное состояние печени вследствие повреждения тканей органа токсическими субстанциями на фоне ацидоза и метаболических расстройств. В проведенных исследованиях отмечено существенное нарушение функциональной активности печени, которое проявилось в снижении ее детоксикационной и пигментрегулирующей функций. Наблюдался рост содержания токсических продуктов азотистого обмена: уровень креатинина в плазме крови возрос на 29,73-82,70% (р < 0,05), билирубина - на 28,53-60,07% (р < 0,05), значительно увеличилась активность в плазме крови внутриклеточных ферментов: уровень аспарагиновой трансаминазы возрос на 56,98-102,15%, аланиновой трансаминазы - на 70,40-110,34% (р < 0,05), что свидетельствует о прогрессировании цитолитического синдрома в печени.
На фоне выраженного синдрома ЭИ отмечено значительное увеличение интенсивности перекисного окисления липидов тканевых структур печени: возрастал уровень диеновых конъюгатов и малонового диальдегида (на 168,42-239,47 и 65,87-134,39% (р < 0,05) соответственно), активность СОД снижалась на 31,67-44,17% (р < 0,05), активность фосфолипазы А2 возросла на 56,78-149,67% (р < 0,05). Выраженность процессов перекисного окисления липидов тканевых структур печени имела высокую положительную корреляционную связь с интенсивностью ЭИ.
Усиление процессов пероксидации липидов, в свою очередь, привело к дестабилизациям липидного спектра тканевых структур печени, что проявлялось в снижении содержания суммарных фосфолипидов на 25,72-34,17% (р < 0,05) и увеличении удельного веса фракций свободных жирных кислот (на 58,47-108,47%, ?р < 0,05), моноацилглицеролов (МАГ) и триацилглицеролов (на 10,87-33,71 и 43,72-57,33%, ?р < 0,05 соответственно), эфиров холестерола (ЭХС) - на 32,74-43,46% (?р < 0,05) при отсутствии существенной динамики со стороны диацилглицеролов (ДАГ) (рис. 3).
Рис. 3. Состав липидов тканевых структур печени при эндотоксикозе (* - достоверность отличия показателей по отношению к норме при p < 0,05)
Качественный состав фосфолипидной матрицы биомембран тканевых структур печени также претерпевал значительные изменения: снижался уровень сфингомиелина (на 37,94-44,5%, р < 0,05) и фосфатидилхолина (на 15,37-33,72%, р < 0,05), возрастал уровень фосфатидилинозита (на 34,15-50,24%, р < 0,05), фосфатидилэтаноламина (на 26,35-47,6%, р < 0,05), но особенно увеличился уровень лизофосфолипидов (на 802,14-1668,72%, р < 0,05), обладающих сильным мембранодестабилизирующим действием (табл. 2). Такие изменения фосфолипидного спектра цитомембран клеточных структур печени могут приводить к изменению жесткости биомембран, активности мембранно-связанных ферментов, а следовательно, к нарушению функций клеток печени.
Дислипидные явления в ткани печени регистрировались уже с первых суток развития перитонита и коррелировали с выраженностью эндотоксикоза и показателями печеночной дисфункции (r = 0,77-0,96).
Таблица 2
Состав фосфолипидов тканевых структур печени при эндотоксикозе (%) (M ± m)
|
Показатель |
Группа |
Норма |
Перитонит (операция) |
Послеоперационный период |
||
|
1-е сутки |
3-и сутки |
5-е сутки |
||||
|
Лизофосфо-липиды |
I |
0,48 ± 0,01 |
7,65 ± 0,26* |
8,49 ± 0,22* |
6,12 ± 0,43* |
4,33 ± 0,82* |
|
Сфингомиелин |
I |
16,47 ± 0,33 |
9,22 ± 0,51* |
7,69 ± 0,35* |
9,14 ± 0,12* |
10,22 ± 0,26* |
|
Фосфатидил-холин |
I |
41,96 ± 3,10 |
30,49 ± 1,52* |
25,48 ± 1,44* |
27,81 ± 1,32* |
35,51 ± 1,46* |
|
Фосфатидил-серин |
I |
5,46 ± 0,78 |
10,68 ± 0,56* |
10,92 ± 0,45* |
9,88 ± 0,46* |
10,34 ± 0,41* |
|
Фосфатидил-инозит |
I |
8,08 ± 0,45 |
9,34 ± 0,58 |
8,02 ± 0,52 |
10,84 ± 0,36* |
12,14 ± 0,54* |
|
Фосфатидил-этаноламин |
I |
25,04 ± 1,13 |
32,35 ± 1,03* |
36,96 ± 1,73* |
34,46 ± 1,34* |
31,64 ± 1,64* |
Примечание: * - достоверность отличия по отношению к норме при p < 0,05.
Заключение
Полученные результаты исследований свидетельствуют о тесных взаимодействиях функции печени и миокарда (r = 0,64-0,98) при эндотоксикозе, причем ослабление антитоксической функции печени сопровождается не только интенсификацией перекисного окисления липидов и ухудшением липидного спектра в тканях органа, но и миокарда. Интенсификация перекисного окисления липидов, активизация фосфолипазных систем, мембранодеструктивные процессы, проявляющиеся в изменении спектра фосфолипидов в тканях миокарда, выявленном в ходе проведенных исследований, безусловно, являются основным патогенетическим «субстратом» нарушения функционирования кардиомиоцитов, появления миокардиальной недостаточности, которая при отсутствии должной коррекции может привести к развитию фатальных осложнений [10].
Наблюдавшееся на протяжении всего периода эксперимента ухудшение функции не только печени, как главного органа антитоксиновой защиты, но и сердца, свидетельствует о системности поражений при эндогенной интоксикации [8, 11]. Указанный фактический материал диктует необходимость своевременной коррекции возникших нарушений липидного обмена с целью предупреждения развития полиорганной недостаточности, одним из грозных проявлений которой является токсическая кардиомиопатия.
Рецензенты:
-
Смолькина А.В., д.м.н., профессор кафедры госпитальной хирургии медицинского факультета им. Т.З. Биктимирова ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет», г. Ульяновск;
-
Рубцов О.Ю., д.м.н., профессор кафедры факультетской хирургии ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва», г. Саранск.
Работа поступила в редакцию 16.04.2012.