Термическая травма является тяжелой формой патологии и проявляется не только развитием локальных стереотипных сосудисто-тканевых изменений, но и формированием синдрома системного воспалительного ответа, сопровождающегося усилением образования активных форм кислорода. Вначале этот процесс носит защитный характер, поскольку направлен против патогенных микроорганизмов [3]. В числе последствий активации свободнорадикальных механизмов – перекисное окисление липидов (ПОЛ) биологических мембран, направленное на адаптивное в условиях гиперметаболизма повышение клеточной проницаемости. Однако в связи с безудержной самоподдерживаемой инициацией ПОЛ может происходить не только модификация клеточной стенки, но и ее альтерация, приводящая к повышению микроваскулярной проницаемости и системному поражению органов и тканей [5]. В связи с этим актуальна проблема изучения механизмов свободнорадикальных процессов при нарушении функций организма человека. Цель данной работы – изучить развитие окислительного стресса в различных органах в условиях экспериментального ожога.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования являлись 30 крыс линии Vistar мужского пола массой 200–250 г., которые содержались на общем рационе вивария. Животные были разделены на следующие группы: 1 группа – контрольная (n = 15), 2 группа – опытная (n = 15). Животным опытной группы в условиях общей анестезии эфиром наносили ожог II–II степени кипятком на эпилированных от шерсти 20 % поверхности тела. Печень, почки, сердце и легкие извлекали под эфирным наркозом на третьи, седьмые, десятые сутки после ожога, перфузировали физиологическим раствором, гомогенизировали. Полученные гомогенаты органов использовали для дальнейших исследований.
Активность процессов свободнорадикального окисления (СРО) изучали с помощью метода индуцированной биохемилюминесценции [2] на биохемилюминометре БХЛ-07 (Н. Новгород). Оценивались следующие параметры хемилюминограммы:
tg 2α – показатель, характеризующий скорость спада процессов свободнорадикального окисления в плазме и свидетельствующий об антиоксидантном потенциале.
S – светосумма хемилюминесценции за 30 с – отражает потенциальную способность биологического объекта к свободнорадикальному окислению.
Уровень малонового диальдегида (МДА) в гомогенате органов оценивался по методу Uchiyama M. и Mihara M. [7].
Статистическую обработку данных проводили с использованием программы Statistica. Достоверность различий между группами оценивали с использованием критерия Ньюмана–Кейлса.
Результаты исследования и их обсуждение
Проведенные исследования в гомогенате легких животных опытной группы показали изменения светосуммы хемилюминесценции, характеризующей способность к генерации свободных радикалов: на 3-и сутки после моделирования ожоговой травмы зафиксировано незначительное возрастание светосуммы по сравнению с показателем интактных животных, на 7-е сутки показатель увеличился на 35 %, на 10-е сутки – на 38 % (табл. 1). Повышение концентрации свободных радикалов (в том числе активных форм кислорода) вызывает вазоконстрикцию капилляров легких, которая сопровождает явления развивающегося травматического стресса, ведет к гипоксемии и усугубляет нарушения свободнорадикальных процессов [6]. Активацию СРО подтверждает выявленное нами резкое увеличение промежуточного продукта липопероксидации – МДА, максимально выраженное на 7-е сутки после травмы до 153 % (p < 0,05) по отношению к контролю. К 10-м суткам данный показатель превышал значения, полученные у интактных животных на 87 % (p < 0,05). Таким образом, дезадаптивно повышенный уровень МДА может быть дополнительным маркером острого паренхиматозного поражения легких [5].
Таблица 1
Динамика показателей перекисного окисления липидов в гомогенате легких обожженных крыс
|
Сутки после ожога |
Imax, усл. ед |
S, усл. ед |
tg2α, усл. ед. |
МДА, ед. опт. пл. |
|
Контроль |
111,38 ± 5,13 |
880,56 ± 45,75 |
33,28 ± 1,83 |
3,44 ± 0,004 |
|
3 сут. |
102,80 ± 7,01 |
891,20 ± 75,69 |
22,50 ± 0,63* |
7,3 ± 0,33* |
|
7 сут. |
166,30 ± 3,67 |
1191,00 ± 59,64 |
47,10 ± 1,28* |
8,7 ± 0,83* |
|
10 сут. |
198,60 ± 6,46 |
1218,40 ± 76,89 |
66,95 ± 3,11* |
6,43 ± 0,48* |
Примечание. * – различия статистически значимы по сравнению с контролем.
По данным индуцированной биохемилюминесценции антиоксидантный потенциал (tg 2α) в легких был снижен на 3-и сутки после травмы на 32 % (p < 0,05) по сравнению с контрольной группой. Наблюдаемое нами усиление перекисных процессов в этот период (увеличение количества МДА на 114 %, тенденция к возрастанию светосуммы хемилюминесценции) на фоне значимого угнетения антиоксидантной системы свидетельствовало о развитии окислительного стресса. В дальнейшем показатель общей АОА увеличился на 42 % (p < 0,05) на 7-е сутки. На 10-е сутки исследуемый показатель возрос на 101 % (p < 0,05) по сравнению с уровнем интактных животных, что связано с адекватными адаптационными перестройками в метаболизме, свидетельством чему является снижение к 10-м суткам уровня МДА.
В опытной группе животных интенсивность индуцированной хемилюминесценции в гомогенате печени – основного органа детоксикации – осталась без значительных изменений. В то же время зарегистрировано значительное повышение уровня МДА на 7-е сутки после травмы – на 57 % (p < 0,05) с возвращением к исходному уровню на 10-е сутки. Активация процессов ПОЛ в печени сдерживалась адаптивным увеличением системы анитиоксидантной защиты: на 3-и сутки tg 2α достигал 124 % (p < 0,05), на 7-е сутки – 118 %, на 10-е сутки – 136 % (p < 0,05) по сравнению с интактными животными.
Наблюдаемые явления можно объяснить следующим образом. Основной причиной свободнорадикального поражения клеточных мембран, как гепатоцитов, так и других тканей организма, являются нарушения центральной и периферической гемодинамики, реологических свойств крови, вследствие чего происходит блок печеночной циркуляции и ишемия [6]. Значительную роль в развитии этих процессов играет массивное поступление в кровеносное русло токсинов, влияющих на процессы ПОЛ [1]. В печени обожженных животных отмечалось достаточно быстрое включение (на 3-и сутки после травмы) адаптационной перестройки в метаболизме, проявляющееся в компенсаторной активации антиоксидантной защиты, не дающей развиться окислительному стрессу. Рост АОА имеет большое значение еще и по той причине, что в случае её недостаточности в печени может происходить срыв всей системы детоксикации [4].
Таблица 2
Динамика показателей хемилюминесценции в гомогенате печени обожженных животных
|
Сутки после ожога |
Imax, усл. ед |
S, усл. ед |
tg 2α, усл. ед. |
МДА, ед. опт. пл. |
|
Контроль |
418,51 ± 41,24 |
1935,37 ± 83,73 |
124,63 ± 8,10 |
8,37 ± 0,52 |
|
3 сут. |
414,40 ± 6,20 |
1839,80 ± 129,24 |
154,10 ± 5,41* |
7,53 ± 0,79 |
|
7 сут. |
380,56 ± 14,60 |
1712,60 ± 46,65 |
146,50 ± 8,15 |
13,15 ± 0,69* |
|
10 сут. |
432,90 ± 13,90 |
1907,40 ± 23,63 |
169,10 ± 8,59* |
8,32 ± 0,52 |
Примечание. * – различия статистически значимы по сравнению с контролем.
В результате проведенных исследований интенсивности липопероксидации в гомогенате почек получены следующие результаты. Значения светосуммы хемилюминесценции снижались одновременно с продуктами ПОЛ, МДА на 7-е сутки составлял 60 % от исходной величины (p < 0,05). Значение tg 2α, характеризующее антиоксидантный потенциал, к 3-м и 7-м суткам увеличилось в среднем на 18 %, к 10-м суткам – на 44 % (p < 0,05) по отношению к контролю (табл. 3). Таким образом, в почках, как и в печени, наблюдалось превалирование антиоксидантного потенциала над процессами липопероксидации.
Таблица 3
Динамика показателей хемилюминесценции в гомогенате почках обожженных животных
|
Сутки после ожога |
Imax, усл. ед |
S, усл. ед |
tg 2α, усл. ед. |
МДА, ед. опт. пл. |
|
Контроль |
230,78 ± 23,78 |
1414,44 ± 122,02 |
52,67 ± 5,06 |
10,02 ± 1,06 |
|
3 сут. |
207,20 ± 9,23 |
1277,40 ± 40,87 |
62,38 ± 1,39 |
8,18 ± 0,79 |
|
7 сут. |
221,20 ± 15,75 |
1291,50 ± 70,78 |
62,13 ± 3,15 |
5,96 ± 0,51* |
|
10 сут. |
244,80 ± 5,58 |
1297,40 ± 42,00 |
75,70 ± 1,45* |
8,18 ± 0,50 |
Примечание. * – различия статистически значимы по сравнению с контролем.
В результате проведенных исследований в гомогенате сердца нами было выявлено, что у обожженных животных светосумма хемилюминесценции снижалась по сравнению с интактной группой крыс. Наиболее выражено это происходило на 7-е сутки после травмы (снижение на 36 %) (табл. 4).
Таблица 4
Динамика показателей хемилюминесценции в гомогенате сердца обожженных животных
|
Сутки после ожога |
Imax, усл. ед |
S, усл. ед |
tg 2α, усл. ед. |
МДА, ед. опт. пл. |
|
Контроль |
110,90 ± 3,82 |
827,80 ± 36,05 |
31,00 ± 1,78 |
6,82 ± 0,79 |
|
3 сут. |
107,70 ± 3,37 |
661,60 ± 27,62* |
31,70 ± 1,24 |
4,00 ± 0,60* |
|
7 сут. |
88,80 ± 2,49* |
545,84 ± 20,40* |
25,45 ± 0,90 |
6,93 ± 0,27 |
|
10 сут. |
91,60 ± 5,45* |
610,60 ± 37,10* |
27,00 ± 1,64 |
6,17 ± 0,50 |
Примечание. * – различия статистически значимы по сравнению с контролем.
На 10-е сутки показатель светосуммы был снижен на 26 %. Параллельные изменения происходили и с другим параметром хемилюминограммы – Imax, характеризующим интенсивность перекисных процессов. Концентрация малонового диальдегида на третьи сутки после травмы статистически значимо снижалась на 59 % (p < 0,05) по сравнению с интактными животными, что в совокупности может свидетельствовать о недостаточности системы биологического окисления. К седьмым суткам этот показатель возрос, что свидетельствовало об усилении перекисных процессов, не превышающих, однако, значений контрольной группы. На 10-е сутки произошло незначительное снижение концентрации исследуемого метаболита (на 9,5 % относительно контроля). Общая антиоксидантная активность в исследуемом органе имела тенденцию к снижению на 7-е и 10-е сутки в среднем на 15 % и наряду с падением интенсивности процессов пероксидации свидетельствовала о напряжении окислительно-восстановительных процессов миокарда, несущего максимальные энергетические затраты по жизнеобеспечению организма в период формирования полиорганной недостаточности.
Заключение
Таким образом, проведенные исследования на модели термического поражения показали активацию свободнорадикальных процессов в клетках различной морфофункциональной значимости, которая, безусловно, вносит вклад в прогрессирование патологического состояния. Также выявлена органоспецифичность реакций на травму в виде разнонаправленности изменений перекисных процессов и активности антиоксидантной системы защиты в легких, печени, почках и сердце обожженных крыс. В наибольшей степени подверженным травматическому стрессу оказались легкие, что проявилось в развитии в них окислительного стресса. В печени обожженных животных отмечалась компенсаторная активация антиоксидантной защиты, не позволяющая развиться окислительному стрессу. В сердце наблюдалась тенденция к гипометаболизму, которая может способствовать дисфункции этого органа. Выявлено, что почки более устойчивы к процессам липопероксидации за счет роста антиоксидантной активности. Увеличение уровня АФК и продуктов ПОЛ у пострадавших с обширными ожогами кожи способствует нарушению функционирования всех без исключения систем и должно учитываться в лечении больных.
Рецензенты:
Мухина И.В., д.б.н., профессор, заведующая ЦНИЛ НИИ ПФМ НижГМА, заведующая кафедрой нормальной физиологии им. Н.Ю. Беленкова, ГБОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Нижний Новгород;
Крылов В.Н., д.б.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ, зав. кафедрой физиологии и биохимии, ФБГОУ «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского» Министерства образования и науки Российской Федерации, г. Нижний Новгород.
Работа поступила в редакцию 04.04.2013.