Розділ 3 антибіотико-асоційовані зміни функціонування організму
3.1. Вплив на мікрофлору товстої кишки
Товста кишка - це унікальний орган, функціонування якого в значній мірі залежить від складу і кількості бактерій, що його населяють та продуктів їх життєдіяльності [20]. Коротко-ланцюгові жирні кислоти (КЛЖК – масляна, пропіонова, оцтова та ін.), що утворюються при ферментації харчових волокон, є одними із основних продуктів життєдіяльності нормальної мікрофлори товстої кишки (біфідобактерій, бактероїдів та ін.). Поряд з провідною роллю КЛЖК в підтриманні енергетичного балансу колоноцитів, вони стимулюють всмоктування натрію та хлору через активацію Na+/Н+ обмінника, СІ-/КЛЖК та НСО3- /КЛЖК обмінників [21]. Секреція бікарбонатів в просвіт кишки є КЛЖК–залежною. Слід також зауважити, що всмоктування КЛЖК колоноцитами пригнічує базальну та цАМФ-залежну секрецію хлору через CFTR канали, тим самим сприяючи переважанню всмоктування над секрецією [22-26]. Утворення КЛЖК представляє собою адаптивний процес для збереження калорій, рідини та електролітів. Антибіотик-залежне пригнічення синтезу КЛЖК призводить до діареї [21].
КЛЖК покращують ріст лактобацил та біфідобактерій та відіграють центральну роль у фізіології та метаболізмі товстої кишки [27].
Загальновідомо, що антибіотики широкого-спектру дії мають небажаний побічний ефект у вигляді порушення мікробіоценозу товстої кишки, внаслідок чого можуть виникати порушення синтезу КЛЖК. За даними Сираєвої А.С. [28] рівень КЛЖК в секреті слизової оболонки товстої кишки позитивно корелює з рівнем секреторного імуноглобуліну А (sIgA), та є маркером порушень метаболічної активності мікрофлори товстої кишки. Є дані, що при порушенні всмоктувальної функції кишечнику та наявності дистрофічних змін слизової оболонки знижуються рівні sIgA [Петухов В.А., 2003]. Але відомості, щодо можливості прогнозування ризику розвитку порушень з боку шлунково-кишкового тракту по рівню sIgA на фоні антибактеріальної терапії відсутні.
Зважаючи на вищенаведене, ми запропонували 2 можливі механізми антибіотик-асоційованої діареї:
1. Прямий - через регуляцію активності іон-селективних каналів, а саме цАМФ-залежних хлор-селективних каналів CFTR та аквапоринових каналів, що відповідають за транспорт води;
2. Опосередкований - через зміни в рівні КЛЖК та sIgA в результаті порушення складу мікрофлори товстої кишки.
3.2. Жирнокислотний склад плазми крові
Загальний жирнокислотний склад крові значно впливає на функціонування тканин і органів, а також на перебіг багатьох біологічних процесів. Жирні кислоти є попередниками про– та антизапальних ейкозаноїдів та інших біологічно активних речовин. При патологічних станах організму зміни жирнокислотного складу крові (в першу чергу, співвідношення арахідонової та докозогексаенової кислот) можуть впливати на розвиток запального процесу [29]. Було показано, що високі концентрації докозогексаенової кислоти мають значний прооксидантний ефект [30].
Макроліди проявляють суттєву протизапальну активність за рахунок інгібування утворення деяких медіаторів запальної реакції (простагландинів, лейкотрієнів, оксиду азоту, фактора некрозу пухлин-α), але їх вплив на жирнокислотний склад крові вивчений недостатньо [5, 10, 11, 31]. Зважаючи на це, ми вирішили дослідити зміни жирнокислотного складу крові щурів на фоні 5-добового введення азитроміцину.
3.3. Оксидантно-антиоксидантна система організму
Вільнорадикальне окислення (ВРО) необхідне для нормального функціонування організму. Про це свідчить, зокрема, використання більше 5% кисню на утворення супероксидного аніон-радикала. ВРО сприяє знищенню відмерлих клітин, елімінації ксенобіотиків, попереджає злоякісну трансформацію клітин, моделює енергетичні процеси за рахунок активності дихального ланцюга в мітохондріях, проліферацію і диференціацію клітин, транспорт іонів, бере участь у регуляції проникності клітинних мембран, у руйнуванні пошкоджених хромосом. ВРО генерує внутрішньоклітинні бактерицидні та противірусні фактори, особливо в ядрі [32].
Вільні радикали являють собою сполуки, що мають неспарений електрон на зовнішній орбіталі і володіють високою реакційною здатністю. До числа первинних вільних радикалів належать супероксидний аніон-радикал, оксид азоту, а вторинними вільними радикалами є гідроксильний радикал, синглетний кисень, перекис водню, пероксинітрит. Утворення вільних радикалів тісно пов'язане з появою вільних електронів при порушеннях процесів окислення в дихальному ланцюзі, перетворенні ксантину, синтезі лейкотрієнів і простагландинів. Ці реакції залежать від активності ксантиноксидази, дегідротатдегідрогенази, альдегідоксидази, холестеріноксідази, ферментів цитохрому Р–450 [33].
Супероксид-аніон може відновлювати Fe3+ в Fe2+, при взаємодії якого з пероксидом водню, пероксидами ліпідів і гіпохлоритом утворюються високотоксичні вторинні радикали. З усіх вільних радикалів найбільшою активністю володіють гідроксильний радикал і пероксинітрит.
Високореакційноздатні радикали кисню викликають окислення біомакромолекул, а також ініціюють ланцюгові процеси перекисного окислення мембранних ліпідів (ПОЛ), пряме окисне пошкодження нуклеїнових кислот (НК) і білків. Активність вільних радикалів обмежується антиоксидантами, які розривають ланцюги молекул при реакціях вільнорадикального окислення, руйнують молекули пероксидів.
До числа ферментних антиоксидантів відносяться супероксиддисмутаза (СОД), глютатіонпероксидази, каталаза, що знаходяться в клітинних структурах. Неферментні антиоксиданти – вітаміни Е, К, С, убіхінон, триптофан, фенілаланін, церулоплазмін, трансферин, гаптоглобін, каротиноїди – блокують активність вільних радикалів у крові. Зміни структури і функції субстратів, на які діють вільні радикали, залежить, в кінцевому рахунку, від співвідношення активності вільних радикалів і антиоксидантів.
Утворені в процесі ПОЛ гідропероксиди нестійкі, їх розпад призводить до появи різноманітних вторинних і кінцевих продуктів ПОЛ, що представляють собою високотоксичні сполуки (дієнові кон'югати, шиффові основи та ін), які пошкоджують мембрани та клітинні структури. Як наслідок утворюються зшивки біополімерів, розузгоджується окисне фосфорилювання, інактивуються тіолові ферменти, які беруть участь у диханні і гліколізі, в подальшому спостерігається руйнування ліпідної основи мембран [34].
До первинних продуктів ПОЛ відносяться циклічні ендопероксиди і аліфатичні моно– і гідропероксиди, так звані ліпопероксиди та дієнові кон'югати [35].
Дієнові кон'югати (ДК) є первинними продуктами ПОЛ. При вільнорадикальному окиснення арахідонової кислоти відбувається відрив водню в б-положенні по відношенню до подвійного зв'язку, що призводить до переміщення цього подвійного зв'язку з утворенням ДК. Дієнові кон'югати відносяться до токсичних метаболітів, які пошкоджують дію на ліпопротеїди, білки, ферменти і нуклеїнові кислоти [36].
Ліпопероксиди є досить нестійкими і піддаються подальшій окисній дегенерації. При цьому накопичуються вторинні продукти окислення, найбільш важливими з яких є ненасичені альдегіди (малоновий діальдегід). Продуктами взаємодії малонового діальдегіду з аміновмісними сполуками є шиффові основи.
Шиффові основи – кристалічні або маслянисті речовини, нерозчинні у воді, розчинні в органічних розчинниках. Слабкі основи, в безводному середовищі утворюють солі з кислотами, у водних розчинах кислот гідролізуються до аміну і альдегіду, в лужних розчинах більшість - стійкі. Гідруются до вторинних амінів, Приєднують багато сполук, що містять рухливий водень, наприклад, кетони, імін. Утворюються шиффові основи в результаті зворотної реакції між карбонільної групою альдегіду або кетону з вільною аміногрупою [37]. Безперервне накопичення основ Шиффа дестабілізує мембрани і сприяє деструкції клітин [36].
ТБК-реактанти (малоновий диальдегід) – вторинні продукти ПОЛ. Як відомо, малоновий диальдегід (МДА) утворюється тільки з жирних кислот з трьома і більше подвійними зв'язками. МДА належить важлива роль у синтезі простагландинів, прогестерону та інших стероїдів. Негативна роль малонового діальдегіду полягає в тому, що він зшиває молекули ліпідів і знижує плинність мембрани. Порушуються процеси пов'язані зі зміною поверхні мембрани: фагоцитоз, піноцитоз, клітинна міграція тощо [36].
Гідропероксиди, ненасичені альдегіди, є мутагенами і володіють вираженою цитотоксичністю. Вони пригнічують активність гліколізу і окисного фосфорилювання, інгібують синтез білка і нуклеїнових кислот, порушують секрецію тригліцеридів гепатоцитами, інгібують різні мембранозв’язані ферменти [35].
Підвищення рівня ПОЛ спостерігається при багатьох захворюваннях, різних патологічних станах та інтоксикаціях. Накопичення в організмі продуктів ПОЛ (дієнових кон'югатів, ТБК-реактантів, шиффових основ) і розвиток ендотоксикозу призводить до стимуляції монооксигеназної системи, змін реакції ліпідного, гормонального, імунного, мікроелементного, нейромедиаторного статусів, виснаження антиоксидантної системи [38]. Макроліди проявляють антиоксидантні властивості шляхом пригнічення продукції активних кисневих радикалів поліморфно-ядерними лейкоцитами, а також пригнічення утворення і вивільнення NO з макрофагів [5, 10, 11, 12]. Зважаючи на це, ми вирішили дослідити вплив макролідів на рівень продуктів ПОЛ в епітелії товстої кишки.