4 курс / Медицина катастроф / Курашвили_Л_В_,_Васильков_В_Г_Липидный_обмен_при_неотложных_состояниях

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

макроэргах сердечной мышцы, легочной ткани за счет ускоренного процесса β - окисления и увеличения уровня кетоновых тел. В клетки насыщенные жирные кислоты доставляются фракцией альбуминыНЭЖК.

При неотложных состояниях с поверхности альбуминов вытесняются обычные физиологические компоненты молекулами средней массы, и нарушается функция альбумина (В.Г.Васильков и соавт, 2002) по доставке насыщенных жирных кислот.

Нарушением транспортной функции альбумина можно объяснить повышение уровня свободных жирных кислот в крови у больных с абдоминальной патологией и при обезвоживании у животных в нашем эксперименте. Дефицит воды в организме сопровождался повышенным распадом триглицеридов, окислением жирных кислот, образованием ацетона, β-оксибутирата в печени, увеличением уровня альдостерона в крови, что привело к изменению физико-химических свойств клеточных мембран тканей мозга, сердца, почек и легких. Наконец, транспорт насыщенных жирных кислот необходим для обеспечения основных энергозатрат сердечной мышцы, скелетной мускулатуры, ткани легких, печени и почек.

Поэтому изменения концентрации ТГ, НЭЖК, ХЛ и кетоновых тел при неотложных состояниях приводят к структурным изменениям в клеточных мембранах. Снижение уровня эфиров холестерина за счет использования их в качестве субстрата на синтез альдостерона (стероидных гормонов), физико-химические изменения в транспортных формах (ЛПВП) мы отнесли к факторам неспецифической защиты, т.е. липиды являются компонентами цепи долговременных адаптационных механизмов.

Длительное воздействие на организм любого стрессора способствует формированию функциональных нарушений: в фазу резистентности формируются видоизмененные формы липопротеидов, обеспечивающие возможность контакта с более уплотненными клеточными мембранами органов и тканей, и в первую очередь с клетками головного мозга, сердца, легких и почек.

Таким образом, исходя из вышеизложенного, изучение липидного обмена при дегидратации организма, позволило выявить тонкие механизмы липидных перестроек в органах и тканях крыс в разные фазы включения адаптационных механизмов.

Механизмы, лежащие в основе нарушений липидного обмена в результате гиповолемии, кровопотери, термического воздействия на организм, операционной травмы, замыкаются в один круг. Степень их выраженности согласно парадигме современной свободнорадикальной

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

патологии, обусловлена количеством свободных радикалов, активацией ПОЛ и изменением состояния антиоксидантной системы.

Важным патофизиологическим моментом системных реакций организма при патологических состояниях, сопровождающихся гиповолемией, является изменение соотношения липидных компонентов (холестерина и фосфолипидов) в структуре клеточных мембран органов и тканей.

Рассмотренные выше изменения липидного обмена при дегидратации животных, позволили установить роль отдельных органов в системе компенсаторно - приспособительных механизмов организма.

Так нарастающий дефицит воды в организме приводил к изменениям соотношения липидных компонентов в ткани мозга и характеризовался накоплением свободного холестерина и насыщенных моноглицерофосфатидов, что свидетельствует о снижении активности ПОЛ

иоб уплотнении мембран клеток головного мозга.

Влипидах миокардиоцитов дефицит воды сопровождался изменением моноглицерофосфатидов в сторону повышения содержания полиеновых жирных кислот в клеточных мембранах митохондрий и цитоплазматической, что свидетельствует об активности процессов ПОЛ и нарастанию низкомолекулярных компонентов антиоксидантной системы в виде свободного холестерина.

Соотношение липидных компонентов легочной ткани и почек при обезвоживании организма характеризовалось уменьшением полиеновых моноглицерофосфатидов, нарастающих пропорционально дефициту воды в организме.

Впеченочной ткани не удалось выявить изменений в соотношении липидных компонентов и составе индивидуальных моноглицерофосфатидов, за исключением фосфатидилэтаноламина, который накапливался в стадию истощения механизмов компенсации. Это свидетельствует о сохранении высокой активности антиоксидантной системы в печени.

Включение липидов в энергетический обмен обусловлено повышенными потребностями органов и систем в макроэргах из-за развивающейся гипоксии в результате дефицита воды в организме. Восполнение энергозатрат происходит за счет активации липолитических процессов в жировой ткани и увеличения уровня кетоновых тел в пе-

чени путем преимущественного синтеза ацетона над β- оксибутиратом.

Усиление процесса липолиза с накоплением продуктов катаболизма лежит в основе развития органных осложнений и гибели животных.

162 "Липидный обмен при неотложных состояниях"

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

Дезорганизация обменных процессов проявлялась формированием в гепатоцитах модифицированных форм липопротеидов (ЛПВП), что установлено после сдачи крови у доноров, у больных ИБС и больных ожоговой болезнью. Незначительные стрессорные воздействия и умеренная гиповолемия у доноров являются причиной развития отклонений в липидном обмене, связанной с накоплением жирных кислот в гепатоцитах.

У ожоговых больных длительное стрессорное воздействие способствовало нарушению липидного обмена и проявлялось формированием модифицированных форм липопротеидов за счет функциональных нарушений и накопления НЭЖК в гепатоцитах в результате активации липолиза.

Даже при простой кровопотере без травматического повреждения тканей, отмечают временное повышение уровня TNF-a в крови, являющегося главной причиной иммунодепрессии. Основным источником TNF-a при кровопотере являются купферовские клетки печени. Кровопотеря влечет за собой каскад событий, ведущих к освобождению цитокинов, подавлению функции макрофагов и лимфоцитов, иммунодепрессии и повышенной чувствительности к септическим осложнениям. Причиной высвобождения цитокинов купферовскими клетками печени является снижение кровотока и повышение концентрации эндотоксинов в крови.

Липидные компоненты являются чувствительными индикаторами патологического процесса. Изменения соотношения структурных компонентов клеточных мембран, переключение энергетического метаболизма с преимущественного расщепления углеводов на липиды, модификация транспортных форм липопротеидов, обеспечивали тонкие структурные приспособительные механизмы адаптации, поддерживали гомеостаз организма в новых условиях.

Своевременная коррекция водно-электролитного, белкового и углеводного обменов у больных с абдоминальной хирургической патологией путем адекватной инфузионно-трансфузионной терапии и неполного парентерального питания восстанавливала липидный обмен и предупреждала развитие осложнений, что очень важно для современной хирургии и клинической реаниматологии.

Анализ результатов экспериментальных и клинических наблюдений раскрывают ведущую роль липидов в развертывании адаптационно - приспособительных механизмов при экстремальных состояниях различного генеза.

Включение липидных компонентов в адаптационные механизмы начиналось на самых ранних этапах - активация симпатоадреналовой

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

и адренергической систем и продолжалось на всех последующих - стадии резистентности и истощения.

Необходимо отметить, что для восполнения дефицита энергии самой ранней реакцией организма с участием липидных компонентов является переключение энергетического метаболизма с окисления глюкозы на НЭЖК, способствующее восполнению дефицита энергии недостающим клеткам и изменение соотношения липидных компонентов в структуре клеточных мембран.

Длительное стрессорное воздействие на организм человека характеризовалось накоплением невостребованного энергетического материала в печени, развитием жировой дистрофии гепатоцитов, что приводило к формированию модифицированных транспортных форм

– липопротеидов высокой плотности, которые становились поставщиками не только полиеновых, но и насыщенных жирных кислот.

Обобщив в целом состояние обмена триглицеридов и состав липидных компонентов липопротеидов сыворотки крови у больных с абдоминальной патологией, ожоговой болезнью, ИБС, с постинфарктным кардиосклерозом, получили информацию для терапевтов и хирургов о возможности своевременного предупреждения осложнений (метаболические нарушения, жировые эмболии).

Таким образом, одним из направлений в исследовании и расшифровке патогенеза ряда заболеваний и эффективности проводимой терапии является изучение процесса свободнорадикального перекисного окисления липидов (СР ПОЛ). Интенсивность СР ПОЛ характеризует равновесие неферментативных окислительных процессов и антиокислительных систем. В норме это равновесие удерживается на стационарном уровне за счет активности антиоксидантных систем. В условиях оксидантного стресса происходит избыточное образование свободных радикалов. В основном эти реакционноспособные атомы и молекулы кислорода: супероксидный радикал О2–, перекись водорода Н2О2, гидроксильный радикал .ОН, а также синглетный кислород 1О2. Свободнорадикальные формы субстратов О2 начинают образовываться в избыточных концентрациях как следствие несостоятельности антиоксидантной системы клеток, которая представлена ферментами (супероксиддисмутазой, каталазой, глутатионпероксидазой) и веществами, обладающими антиокислительной активностью (α-токоферолом, убихиноном и др.) Интенсификация этих реакций может вызвать повреждение мембраны клетки, её барьерной, рецепторной и обменной функций, модификацию молекул нуклеиновых кислот и белков, что ведет к мутациям и инактивации ферментов.

164 "Липидный обмен при неотложных состояниях"

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

Содержание гидроперекисей липидов (ГПЛ), а также липидов фракций крови имеет важное диагностическое значение для оценки активации процесса ПОЛ, которые наблюдаются при развитии ряда заболеваний: увеличение ГПЛ в 1,5 - 2 раза в крови больных при холецистите, гепатите, панкреатите, сахарном диабете, атеросклерозе, ишемической болезни сердца.

Г.Г.Ждановым (2001) обнаружено, что при всех критических состояниях и гипероксии имеется выраженная интенсификация СР ПОЛ и снижение активности системы антиоксидантной защиты (АОЗ). В 3 - 4 раза повышается уровень промежуточных и конечных продуктов СР-процессов, резко (в 2-3 раза) снижается активность ключевого фермента антиоксидантной защиты – СОД, возникают значительные изменения структурно-функциональной организации мембран эритроцитов – нарушения их фосфолипидного спектра и гемолитической стойкости, происходит снижение их кислотной и перекисной резистентности, наблюдается усиленный гемолиз и нарастание уровня свободного внеэритроцитарного гемоглобина, являющегося, в свою очередь, мощным прооксидантом.

Все эти изменения СР-процессов наблюдаются у всех больных при неотложных состояниях (независимо от их этиологии) и наиболее выражены у детей в возрасте до 1 года. Тяжесть указанных изменений СР-процессов коррелирует со степенью тяжести состояния больных и может служить критерием оценки проводимой терапии и прогноза заболевания, а также оценки адекватности общего обезболивания и состояния больного в раннем послеоперационном периоде. Динамический контроль за состоянием СР ПОЛ и активностью системы АОзащиты позволяет определять показания и противопоказания к ГБО. Изменения СР-процессов существенно влияли на состояние иммунитета, фагоцитарную активность лейкоцитов и факторы неспецифической защиты, вызывали дестабилизацию биологических мембран, способствовали развитию нарушений в системе гемостаза, усугубляли патологические изменения, вызванные гипоксией и гипероксией, приводили к нарушениям деятельности миокарда, развитию РДС и к другим неблагоприятным явлениям, заканчивающимся синдромом полиорганной недостаточности. Существенный антигипоксический эффект с одновременной нормализацией СР-процессов оказывает ГБО, проводимая в щадящем режиме (0,25-0,35 атм. в течение 30-40 мин). По выраженности изменений СР ПОЛ и АОЗ можно судить о характере адаптационного ответа больного и эффективности проводимой терапии.

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

Своевременная диагностика изменений в системе СР ПОЛ и их коррекция с помощью экзогенных антиоксидантов различного типа действия, таких, как унитиол, мафусол, витамин Е, мультибионта, витамин С, каталаза, СОД, продектин и др. существенно улучшает результаты лечения больных при неотложных состояниях, что выражается в уменьшении осложнений и летальности, продолжительности пребывания больных в стационарах.

Теория СР-окисления позволяет с новых позиций взглянуть на проблему гиповолемии и гипоксии при патологических состояниях и выработать эффективные методы диагностики процессов ПОЛ, а также применить новые принципы лечения с использованием антиоксидантов и ГБО. Среди большого количества компонент-составляющих патологического процесса, объединяемого термином "синдром системного ответа при воспалении" и распространяющегося на все системы жизнеобеспечения, углубленно изучаются процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ).

Втканях имеется определенный уровень активности процессов ПОЛ, активация которых и является первопричинным медиатором стресса, то есть посредником между внешним экстремальным воздействием (дефицит воды) и активацией стресс-реализующих компенсаторных механизмов систем организма, что просматривается в предлагаемой нами схеме "Участие энергетических и пластических липидных компонентов в адаптационных механизмах".

Вэтом плане важно представление об "окислительном стрессе", или "респираторном взрыве", как явлении резкого увеличения продукции супероксид-аниона фагоцитами при стимуляции последних микробными клетками, антигенами, цитотоксинами и другими активаторами. Определенный объём повреждений ведет к генерации воспалительных медиаторов и последующей полиорганной недостаточности, как это получено в результате нашего эксперимента при дегидратации на крысах.

Основными пусковыми механизмами окислительного стресса считаются стресс-реакции, гипоксия, гиповолемия и воспаление.

Таким образом, проведенные исследования липидного обмена в

тканях (сердечная мышца, легочная ткань, печень и ткань мозга) и сыворотке крови позволили установить в эксперименте на лабораторных животных, находящихся в состоянии дегидратации, нарушения в зависимости то фазы включения механизмов компенсации. При этом оказалось, что липидные перестройки в органах были непосредственно связаны с функцией, выполняемой каждым из этих органом. Так в клетках головного мозга, легочной ткани и кардиомиоцитах клеточ-

166 "Липидный обмен при неотложных состояниях"

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

ные мембраны уплотнялись, но в клетках ткани мозга это происходило уже с первых дней дегидратации. В легких и кардиомиоцитах уплотнение необходимо для сохранения водного баланса во всем организме, как крайний приспособительный механизм, Животные погибали от остановки дыхания из-за гипоксии и остановки сердечной деятельности. В клетках печени и почек жидкостность мембран сохранялась до гибели животных

Нами изучены липидные перестройки на органном уровне и в крови в различные фазы включения компенсаторно - приспособительных механизмов и в фазу умирания организма.

Изучение состояния липидного обмена в клинической группе было проведено при патологических состояниях, где обязательно присутствовал дефицит воды и проводилась его коррекция. Обнаруженные нарушения в липидном обмене при изучении сыворотки крови были сопоставимыми с результатами экспериментальных исследований. Это дает возможность учитывать и проводить своевременную диагностику различных нарушений гомеостаза при неотложных состояниях. Принимать адекватное врачебное решение для построения необходимого комплекса мероприятий интенсивной терапии и реанимации, в том числе – по своевременной и адекватной коррекции вод- но-электролитного обмена, энергетического дефицита, улучшению реологии крови, антигипоксантной и антиоксидантной терапии для стабилизации клеточных мембран, профилактики и лечения синдрома "шоковой клетки".

ПЕРСПЕКТИВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ НАРУШЕНИЙ МЕТАБОЛИЗМА ПРИ НЕОТЛОЖНЫХ СОСТОЯНИЯХ

В предыдущих главах была охарактеризована динамика нарушений липидного обмена, обусловленная дефицитом воды, кровопотерей, операционной травмой, ожоговой болезнью, ИБС и острым инфарктом миокарда.

При всех вышеперечисленных патологических состояниях имел место тот или иной дефицит воды в организме. В эксперименте компенсацию гиповолемии не проводили вплоть до гибели животного, при этом удалось проследить динамику механизмов липидных перестроек на уровне тканей мозга, сердечной мышцы, легкого, печени и почек, а также изменения метаболизма липидов во внеклеточной жид-

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

кости. На уровне изобретения и рационализаторских предложений разработан и внедрен в клиническую практику способ диагностики нарушений липидного обмена (Патент Российской Федерации N 2014615), позволяющий своевременно диагностировать структурную модификацию транспортной формы ЛПВП в любой клинико - диагностической лаборатории. Проведенные исследования позволили усовершенствовать метод определения триглицеридов и общих липидов.

Организм половозрелого животного и взрослого человека на 5060 % от массы тела состоит из воды. Вода распределена по трем водным бассейнам (внутриклеточному, интерстициальному и внутрисосудистому). 40 % всей воды находится внутри клеток, 15 % в интерстициальном пространстве и 5 % в сосудах. Распределение воды в организме подчиняется действию трех законов: изоосмолярности, электронейтральности и постоянство рН в водных пространствах. Если эти законы соблюдаются в водных бассейнах, то все органы и системы функционируют нормально. Каждая водная система состоит из элементов, упорядоченных и связанных между собой. При патологических состояниях вследствие метаболических перестроек появляются отклонения в действии того или иного закона, а это уже болезнь с той или иной симптоматикой.

Лечение должно быть направлено на восстановление действия закона, которое оценивается на основании клинической симптоматики и лабораторных критериев. Если нарушен закон осмолярности, то жидкость начинает перемещаться из одного пространства в другое. Например, если вода уходит из внутрисосудистого пространства в интерстициальное, то появляются отёки. Если вода перемещается во внутриклеточное пространство, то развивается отёк мозга, отёк легких с соответствующей клиникой. Нарушение одного закона приводит обычно к нарушению других законов. Все три закона взаимосвязаны и обеспечиваются перемещением электролитов и микроэлементов из одного водного бассейна, одной системы в другую.

Повышение в клетке содержания Na+ и снижение К+ возможно, лишь при изменении функции клеточной мембраны, развивающейся как следствие энергетического дефицита, результатом которого является нарушение Na+ - K+ АТФазы («натриевого насоса»).

Осмотическое давление создается в сосудистом и интерстициальном пространстве электролитами Na+, Cl-, меньшее значение имеют Са+2, Mg+2 и K+. Во внутриклеточном бассейне осмотическое давление поддерживается ионами K+, Mg+2. В сосудах воду удерживают белки (альбумины), а движение крови по сосудистому руслу обеспечивает работа сердца.

168 "Липидный обмен при неотложных состояниях"

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

Допустимые пределы колебаний значений электролитов и альбумина в крови довольно широкие, но есть показатели с очень жесткими рамками распределительных значений, например - кислотнощелочное равновесие (КЩР).

Корригировать их следует немедленно, так как иначе возникают угрожающие жизни состояния. Существующие механизмы адаптации направлены в первую очередь на поддержание этих трех законов.

Пока мы можем вмешаться только во внутрисосудистое пространство и по ряду показателей оценивать стабильность внутриклеточного сектора. К таким показателям относятся следующие лабораторные тесты.

-Объем циркулирующей крови (ОЦК). Определить его можно

спомощью оценки объема циркулирующей плазмы (ОЦП) по красителю Т-1824 (синьки Эванса) или меченому альбумину, методом термодилюции и затем, определив гематокрит, рассчитать ОЦК. Остальные методы относительны, т.е. расчетные.

-Оценка внеклеточной жидкости, т.е. внутрисосудистой и интерстициальной осуществляется путем определения тиоцианатного пространства. В клинике эти методы не нашли признания и практически не используются.

Актуальность динамического контроля за содержанием и перераспределением воды в организме при различных физиологических и патологических состояниях не вызывает никаких сомнений.

Современные достижения технического прогресса привнесли в медицинскую практику метод неинвазивной биоимпедансной спектрометрии для оценки общей воды организма и водных секторов в режиме реального времени. Метод основан на различии электропроводимости тканей организма, которая обратно пропорциональна их сопротивлению на анализаторе водных секторов организма (Лазарев В.В. и соавт,2001).

-перемещении воды можно судить по осмотическому давлению

плазмы крови или сыворотки, определяя его на осмометре или проще по концентрации ионов Na+, Cl- и центральному венозному давлению (ЦВД). Концентрацией ионов К+, ионов Ca++ и ионов Mg++ можно пренебречь из-за низкого содержания их в крови. Для оценки водного баланса наряду с определением электролитов необходимо учитывать количество вводимой жидкости и её потери.

При патологических состояниях осмотическое давление могут повышать такие вещества, как глюкоза и мочевина. Поэтому судить о состоянии осмолярности сыворотки крови можно, зная концентрацию

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

ионов Na+, Cl, К+, глюкозы, мочевины. У здорового человека осмотическое давление составляют 285±5 мосмоль⁄л.

Обьём циркулирующей крови (ОЦК) можно оценить по объёму циркулирующей плазмы (ОЦП) и объёму циркулирующих эритроцитов (ОЦЭ). В клинической практике ОЦК оценивается на основании количества эритроцитов и гематокритного показателю (Ht). Ht дает относительную информацию о соотношении ОЦП и ОЦЭ в сосудистом русле.

Охарактеризовать состояние внутриклеточного бассейна на сегодня можно по показателям липидного обмена. Общий холестерин косвенно характеризует соотношение липидов на уроне клеточных мембран.

Транспортные формы – ЛПВП, ЛПОНП, ЛПНП обеспечивают процесс доставки жирных кислот в органы и ткани, поэтому изменение соотношения липидных компонентов в них будет свидетельствовать о липидных перестройках на уровне мембран клеток. Триглицериды, НЭЖК и кетоновые тела информируют о состоянии энергетического обмена в органах и тканях.

О состоянии проницаемости клеточных мембран дает представление содержание внеэритроцитарного гемоглобина, циклического гуанилатмонофосфата (цGMP) и показатели адгезии и агрегации тромбоцитов. Изменение состава жирных кислот в липидном бислое клеточных мембран изменяет агрегацию, движение К+ - Nа+, Са+2 – Мg+2 -АТФаз, активность мембраносвязанных ферментов, экспрессию рецепторов, мембранную проницаемость и транспортные свойства.

Активность сосудисто-тромбоцитарного гемостаза можно оценить по гемолизат агрегационному тесту (ГАТ), АДФ-агрегации, а также по функциональной активности тромбоцитов в периферической крови. Если тромбоциты из округлых приняли уродливую форму (выпячивание мембраны) или образуют хотя бы небольшие скопления, то уже можно предполагать об активации тромбоцитарного звена гемостаза.

Если в крови концентрация внеэритроцитарного (свободного) гемоглобина или миоглобина повышены, имеет место явная активация сосудисто - тромбоцитарного гемостаза.

По всем вышеперечисленным тестам косвенно оценивается соотношение свободного холестерина и фосфолипидов на уровне клеточной мембраны. Прямыми тестами, характеризующими состояние клеточных мембран, являются накопление АФК и активность антиоксидантной системы.

170 "Липидный обмен при неотложных состояниях"