Сахарный диабет (СД) является социально значимым хроническим заболеванием, при котором достаточно часто происходит поражение сосудов и нервов нижних конечностей, что приводит к формированию синдрома диабетической стопы (СДС), нередко сопровождающегося острыми и хроническими инфекционными осложнениями. Следует отметить, что разработка эффективных методов диагностики течения раневого процесса, а также выбор оптимального метода лечения продолжает оставаться одной из актуальных проблем в современной клинической практике [7], в том числе в связи с распространенностью гнойно-воспалительных заболеваний, которые составляют от 40 % до 49 % у больных хирургического профиля [1]. Во многих исследованиях доказано, что одним из проявлений раневого процесса является изменение баланса в системах генерации свободных радикалов и эндогенной антиоксидантной защиты, которое может являться также одной из причин неблагополучного и осложненного течения раневого процесса. В настоящее время существует недостаток информации о состоянии прооксидантно-антиоксидантного баланса у отдельных групп пациентов с СД, что затрудняет обоснованный выбор терапии с прооксидантной или антиоксидантной направленностью [10, 11, 12].
Целью проведенного исследования явилась сравнительная оценка состояния прооксидантно-антиоксидантного баланса как в периферической крови, так и в раневом отделяемом у больных СД с острой (флегмона) и хронической (рана) хирургической инфекцией.
Материалы и методы исследования
В основу клинических исследований положены результаты обследования 61 больного, находившегося на лечении в ГБУЗ «Краевая клиническая больница № 1 имени профессора С.В. Очаповского», которые были разделены на две основные группы (А1 и А2), включающие пациентов, страдающих тяжелой формой СД с СДС, и группу сравнения (К), включающую пациентов, страдающих тяжелой формой СД без СДС (табл. 1). Все обследованные были сопоставимы по возрасту и полу, различия между группами А1, А2 и группой К по указанным показателям статистически значимо не отличалась (p > 0,05). Все обследованные пациенты предоставляли добровольное согласие на участие в медицинском исследовании.
При поступлении в клинику пациентам выполнялась адекватная хирургическая обработка гнойного очага по традиционной методике. В дальнейшем осуществлялись ежедневные перевязки с санацией раны водным раствором антисептика (хлоргексидина биглюконат). Использовались повязки с мазью «Левомеколь» на протяжении всего лечения. Индивидуально для каждого пациента фиксировался момент перехода раны из гнойно-некротической в фазу грануляций (классификация фаз раневого процесса Б.М. Даценко, 1995). Средние сроки момента смены фаз в различных группах составили: в группе А1 – 12,1 ± 0,3 суток, в группе А2 – 10,3 ± 0,4 суток.
Таблица 1
Распределение обследованных пациентов по группам
|
Группа |
Нозология |
Количество |
|
А1 |
Флегмона стопы на фоне СДС |
20 |
|
А2 |
Гнойная рана стопы на фоне СДС |
19 |
|
K |
Пациенты, страдающие тяжелым сахарным диабетом |
22 |
|
Всего |
61 |
Площадь раневой поверхности (рисунок) измеряли для оценки тяжести хирургической патологии при СДС на следующие сутки после проведения хирургической обработки гнойного очага с использованием разработанного метода [7], и она составила в группе А1 56,7 ± 1,4 (5,9) см2, в группе А2 – 67,5 ± 1,8 (7,6) см2.
Пример фотографии гнойной раны, подготовленной для контроля изменения ее площади в динамике раневого процесса (справа приведен условный эталон площади 25 см2)
Для определения показателей прооксидантно-антиоксидантного баланса на системном уровне забирали кровь из вены с использованием стандартного инструментария и гепаринизировали в соотношении 1:10, после чего охлаждали до 8–10 °С. Для определения показателей прооксидантно-антиоксидантного баланса на местном уровне отделяемое раны забирали по специально разработанной методике в модификации [2]. Кровь и раневое отделяемое забирали на 2, 4, 6, 8, 10, 12 и 14-е сутки от момента хирургической обработки гнойного очага.
С целью оценки состояния антиоксидантной системы (АОС) организма определяли активность каталазы (КАТ) и супероксиддисмутазы (СОД) эритроцитов, уровень восстановленных тиоловых групп плазмы и антиокислительную активность (АОА) плазмы крови с помощью аперометрического метода. Активность КАТ исследовали в гемолизате эритроцитов и раневом отделяемом по методу [3], основанному на оценке скорости убыли субстрата фермента (пероксида водорода). Активность СОД определяли в гемолизате эритроцитов и раневом отделяемом по методике [5], которая основана на способности СОД ингибировать индуцированную реакцию аутоокисления кверцетина. Количество тиоловых групп в плазме крови определяли модифицированным методом с использованием реактива Эллмана [9]. Определение АОА плазмы крови и экссудата раны проводили амперометрическим способом [8] на анализаторе «Яуза-01-ААА», который основан на измерении электрического тока, возникающего при окислении биологического образца на поверхности рабочего электрода при определенном потенциале.
Состояние прооксидантной системы оценивали в плазме крови по исходному количеству продуктов окислительной модификации биомолекул, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой, а в эритроцитах определяли базальный их уровень и содержание после предварительной индукции ионами двухвалентного железа (Fе2 +) с последующим расчетом тиобарбитурового числа (ТБЧ). Также в плазме крови и в экссудате раны изучали интенсивность вспышки хемилюминесценции (ВХЛ) с помощью люминотестера ЛТ-01 в составе разработанной системы лабораторной диагностики окислительного стресса [4], включающей аналогово-цифровой преобразователь и ЭВМ с авторской «Программой регистрации сигналов хемилюминотестера ЛТ-01», позволяющей регистрировать амплитуду и площадь хемилюминесценции.
Статистический анализ производился на ЭВМ с использованием свободного программного обеспечения – системы статистического анализа R (R Development Core Team, 2008, достоверным считали различие при р < 0,05).
Результаты исследования и их обсуждение
При анализе полученных результатов по отдельным показателям прооксидантно-антиоксидантного статуса на местном уровне (исследование раневого отделяемого) можно отметить следующие закономерности. У пациентов с острым гнойным процессом на фоне СД (группа А1) имеется тенденция к сохранению повышенного уровня свободнорадикального окисления (СРО), в то время как у пациентов с хроническим его течением (группа А2) особенностью является меньший уровень интенсивности и незначительная динамика свободнорадикальных процессов (СРП). Все это сопровождается развитием дисбаланса АОС на местном уровне в обеих указанных группах, особенно отчетливо проявляющегося у пациентов с острым гнойным процессом (группа А1).
Начиная со вторых суток во всех группах было отмечено снижение АОА раневого экссудата, отражающее два одновременно развивающихся процесса: снижение функциональных возможностей АОС в тканях раны и уменьшение образования раневого экссудата по мере перехода раны во вторую фазу. При этом к 14-м суткам отмечено снижение этого показателя на 47 % (группа А1, p < 0,05) и 33,5 % (группа А2).
На 2–4-е сутки во всех группах зарегистрирован наибольший уровень максимума и площади ВХЛ раневого экссудата, что является результатом активации прооксидантных систем в тканях раны в первой фазе раневого процесса как побочного эффекта интенсификации СРО при «окислительном взрыве» в фагоцитах. По мере эволюции раны на 14-е сутки отмечено снижение этих показателей на 56,2 % (группа А1, p < 0,05) и 22,3 % (группа А2).
Первоначальное снижение соотношения КАТ/СОД в раневом экссудате у пациентов с СД и гнойной раной соответствует развивающемуся на локальном уровне дисбалансу функционирования ферментов антирадикальной защиты с преобладанием активности СОД. Отмеченная у пациентов с СД и хронической гнойной патологией динамика характеризует течение раневого процесса – затянутая первая фаза находит отражение в значительном размере плато соотношения КАТ/СОД.
С первого наблюдения отмечается снижение АОА плазмы крови у пациентов с СД: в группе А1 на 44,8 % и в группе А2 на 48,2 % относительно контрольных значений (p < 0,05). Это является следствием истощения АОС крови в результате длительной активации факторов прооксидантной направленности как ответа макроорганизма на гнойное воспаление. В группах А1 и А2 изначально показатель АОА был низок и снижение его на протяжении всего периода наблюдения отмечалось относительно медленное и с малой амплитудой. Это может быть связано с тем, что у пациентов с СД изначально отмечается дисбаланс АОС и снижение ее резервных возможностей по нейтрализации возрастающей в результате развития гнойного процесса прооксидантной нагрузки.
Описываемое во всех группах повышение максимума и площади ВХЛ плазмы крови в начале развития раневого процесса является результатом активации факторов прооксидантной направленности крови как системного ответа макроорганизма на микробную агрессию, проявляющуюся развитием флегмоны. Обращает на себя внимание, что в группах А1 и А2 изначально показатель максимума ВХЛ был выше контрольных значений на 44,8 и 48,2 % соответственно (p < 0,05), а увеличение его в последующем периоде наблюдения происходило относительно медленно и с незначительными колебаниями. Это может быть связано с тем, что у пациентов с СД развивается эндотоксикоз, в том числе повышается концентрация в крови продуктов азотистого обмена, обладающих антиоксидантными свойствами, и снижение реактивности иммунных процессов, которое предопределяет уменьшение прооксидантной нагрузки, что детерминирует фиксацию прооксидантно-антиоксидантного баланса на более высоком уровне с тенденцией к дисбалансу в сторону прооксидантного звена.
Динамика концентрации SH-групп в плазме крови в ранние сроки течения раневого процесса отражает продолжающееся снижение емкости низкомолекулярного звена АОС, наиболее быстро реагирующего на увеличение прооксидантных факторов (минимальное значение в группе А1 составило 73,5 %, в группе А2 – 60,6 % от показателя контрольной группы; p < 0,05). Отмечаемый в более поздние сроки прирост концентрации SH-групп является отражением регенерации этого звена АОС при снижении прооксидантной нагрузки. Низкая скорость регенерации SH-групп у пациентов, страдающих СД и имеющих патологию обмена веществ, отражает дисфункцию низкомолекулярного звена эндогенной АОС при СД.
Зарегистрированное во всех группах на 2–4-е сутки повышение ТБЧ плазмы (группа А1 на 142,9 %, группа А2 на 83 % от показателя контрольной группы; p < 0,05) и ТБЧ эритроцитов (группа А1 на 110 % и группа А2 на 68,9 % от показателя контрольной группы; p < 0,05) соответствует накоплению в плазме крови продуктов перекисного окисления, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой, и является результатом интенсификации СРП на фоне снижения функциональной активности АОС.
Отчетливое снижение активности КАТ в первые несколько суток в гемолизате эритроцитов у пациентов с гнойными ранами (в группе А1 на 39,2 %, p < 0,05; в группе А2 – на 32,6 %, p < 0,05 от показателя группы К) может соответствовать ингибированию этого фермента в результате накопления в крови токсических продуктов. Прирост активности КАТ в середине периода наблюдения соответствует восстановлению ее функциональной способности в результате прекращения поступления токсинов и естественной детоксикации. Динамика активности КАТ в более поздние сроки отражает восстановление защитных механизмов ферментного звена АОС у больных в результате проведения стационарного лечения и благоприятного течения заболевания.
Описываемый в начале эволюции раны рост активности СОД в гемолизате эритроцитов (в группе А1 – на 34 %, в группе А2 – на 32 % от показателя контрольной группы; p < 0,05) может соответствовать стимуляции этого фермента как звена первой линии АОС и являться адекватным ответом на усиленное образование активных форм кислорода. У пациентов групп А1 и А2 отмеченная динамика характеризует активацию СОД как фермента первой линии ферментного звена АОС в условиях нарушений метаболизма, обусловленных СД: реакции прооксидантного и антиоксидантного компонента незначительны, а колебания показателя значительно снижены.
Зарегистрированная в группах А1 и А2 динамика показателей СРО и АОС отражает как исходную тяжесть повреждения биомолекул в результате прооксидантной нагрузки, так и неспособность организма к быстрой компенсации развившегося окислительного стресса.
Необходимо отметить факт статистически значимого (p < 0,05) влияния площади раны на большую часть показателей прооксидантно-антиоксидантного баланса, за исключением ферментов (КАТ и СОД). Влияние на уровень ВХЛ, АОА, ТБЧ плазмы и эритроцитов, количество SH-групп имеют строго определенную направленность, которая соответствует представлениям о возрастании прооксидантной нагрузки при увеличении морфологического субстрата (раневой поверхности). Напротив, активность КАТ и СОД имеет индивидуальный и вариабельный характер, поэтому не удалось обнаружить прямой зависимости активности этих ферментов от площади раны.
Таким образом, показатели прооксидантно-антиоксидантного баланса в экссудате раны и в крови не являются в полной мере коррелирующими между собой. При этом в процессе эволюции гнойной раны показатели АОА и ВХЛ изменяются с отчетливой взаимосвязью: динамика АОА крови и АОА экссудата раны характеризуется разнонаправленными изменениями, а динамика максимума и площади ВХЛ крови и экссудата раны отличается сходными колебаниями. В отличие от них показатели активности ферментов в крови и в экссудате раны изменяются без выраженной взаимосвязи, что связано с особенностями их синтеза, активации и ингибирования.
Выводы
В процессе эволюции гнойной раны у пациентов с СД отмечены изменения показателей прооксидантно-антиоксидантной системы, характеризующие развитие окислительного стресса, в условиях которого на ранних этапах течения раневого процесса отмечаются характерные сдвиги в сторону прооксидантного звена, которые частично стабилизируются на более поздних этапах за счет снижения прооксидантной нагрузки в ране. Также установлено, что показатели прооксидантно-антиоксидантной системы крови имеют прямую статистически значимую зависимость от площади раны, что определяет степень выраженности окислительного стресса.
Практический интерес представляет снижение антиокислительной активности и количества сульфгидрильных групп, а также повышение показателей хемилюминесценции и концентрации ТБК-активных продуктов при увеличении морфологического субстрата ‒ поверхности гнойной раны, что требует применения в клинической практике своевременных корригирующих мероприятий, включающих использование препаратов с антиоксидантной направленностью во вторую фазу раневого процесса.
Рецензенты:
Павленко С.Г., д.м.н., профессор кафедры факультетской хирургии с курсом анестезиологии и реаниматологии, ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Краснодар;
Быков И.М., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой фундаментальной и клинической биохимии, ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Краснодар.
Работа поступила в редакцию 01.04.2014.