Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Метаболические типы реагирования организма на травму и выбор адекватной патогенетической терапии в эксперименте

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Михайлова, Надежда Николаевна, Новокузнецк

.сим

(решение от

" 1

19^., №.

.Р

Ж

"Л

7%

зисудкл ученую степень 1 ит

Начальник управления ВАК России

V

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ

РЕАНИМАТОЛОГИИ Филиал в г. Новокузнецке

На правах рукописи УДК 616-001.36-085-092

Михайлова Надежда Николаевна

МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ТИПЫ РЕАГИРОВАНИЯ ОРГАНИЗМА НА ТРАВМУ И ВЫБОР АДЕКВАТНОЙ ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

03.00.04 - биохимия

14.00.16 - патологическая физиология

Диссертация

на соискание ученой степени доктора биологических наук

Научные консультанты: доктор мед. наук, профессор В.Д. Слепушкин доктор биол. наук Ю.В. Архипенко

Новокузнецк 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 3

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 11

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 24

I. Патофизиологические нарушения при травматическом шоке в зависимости от типа реагирования организма

на травму 24

1.1. Гемодинамические расстройства - как показатель тяжести течения шокового процесса 24

1.2. Анализ закономерностей метаболического ответа на

травму 32

1.3. Интенсивность нарушения парциальных функций почек и водно-солевого обмена при травматическом

шоке 80

II. Новый подход к использованию противошоковой фармакотерапии в зависимости от типа реагирования организма на травму 102

11.1. Коррекция опиоидной и мелатониновой систем при травматическом шоке 102

11.2. Патогенетическая терапия энергодефицита - как ключевого звена метаболических нарушений при шоке 152

11.3. Исследование новых форм центрального аналгетика -просидола в комплексной противошоковой терапии 184

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 208

ВЫВОДЫ 218

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 221

Список сокращений

АДГ - антидиуретический гормон

АДФ - аденозиндифосфорная кислота

АКТГ - адренокортикотропный гормон

АМФ - аденозинмонофосфорная кислота

АОС - антиоксидантная система

АТФ - аденозинтрифосфорная кислота

ГГНС - гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система

ГР - глутатионредуктаза

ДК - диеновые конъюгаты

ИДС - изолированные двойные связи

КиТ - кетодиены и триены

ЛДГ - лактатдегидрогеназа

МК - молочная кислота

МОС - мелатонин-опиоидная система

НАД - никотинамидадениндинуклеотид

НАДФ - никотинамидадениндинуклеотидфосфат

ОПА - общая пероксидазная активность

ОПН - острая почечная недостаточность

ПВК - пировиноградная кислота

ПОЛ - перекисное окисление липидов

ГТОН - полиорганная недостаточность

САС - симпатоадреналовая система

СДС - синдром длительного сдавления

СЖК - свободные жирные кислоты

СКФ - скорость клубочковой фильтрации

СОД - супероксиддисмутаза

СРО - свободное радикальное окисление

ТШ - травматический шок

Ц-АМФ - циклический аденозинмонофосфат

ЧСС - частота сердечных сокращений

ЭД - эффективная доза

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Критические состояния, вызванные тяжелой механической травмой, занимают одно из ведущих мест среди причин смертности лиц трудоспособного возраста. Летальность от тяжёлых сочетанных и комбинированных травм, сопровождающихся шоком, составляет 25-35%, из которых около 24% пострадавших умирают, не будучи выведенными из него (Шапиро И.Я., 1995). "Эпидемия травмы" превосходит частоту сердечно-сосудистых и раковых заболеваний, причём, в последние годы отмечается устойчивая тенденция к росту травматизма, отягощенного шоком (Семенов В. Н., 1992; Shoemaker W.C. et al., 1994). Актуальность проблемы возрастает в промышленных регионах, где уровень травматизма намного выше среднестатистических показателей. Так например, производственный травматизм в угольной промышленности как по частоте, так и по тяжести повреждений занимает ведущее место: у 52-70% пострадавших отмечается развитие травматического шока различной степени тяжести (Лысый Л.Т.,1989; Можаев Г.А. с соавт., 1995). В этих условиях оптимальным является применение эффективных средств ранней профилактики и лечения шока (Неговский В.А., 1977; Крыжановский Т.Н., 1984; Reines H.D., et al., 1988; Брюсов П.Г. с соавт., 1994), изучение которых является приоритетным направлением в экспериментальной патофизиологии шока и в практическом здравоохранении.

Поиск новых противошоковых препаратов с широким спектром биологического действия должен основываться на знаниях молекулярных механизмов критических состояний и оценке адаптационных резервов организма, в целях их корректной терапевтической поддержки. Тяжелое системное расстройство при шоке выражается, прежде всего, в нарушении гемодинамики, которое обусловливает гипоксические и реоксигенационные повреждения, приводящие к срыву механизмов энергообеспечения. При их недостаточности или избыточности происходит трансформация

физиологических реакций в патологические как на внутриклеточном уровне, так и на системном. Проблема фармакологической коррекции заключается в тончайшей сбалансированности между недостаточностью и чрезмерной избыточностью энергетических трат организма, которая бы обеспечила сохранение жизни пострадавшего (Слепушкин В.Д. с соавт., 1996). Это возможно при учете индивидуальных особенностей шокового процесса, прогнозирования его исхода и коррекции выявленных сдвигов.

Т ТЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. В эксперименте оценить степень гемодинамических, метаболических и функциональных нарушений в динамике травматического шока в зависимости от типа реагирования организма на травму и на этой основе разработать адекватную фармакологическую поддержку, эффективно дополняющую комплексную противошоковую терапию

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1. Изучить возможности использования показателей ЧСС и оксигенации крови, полученных неинвазивными методами исследования гемодинамических нарушений, в качестве критериев тяжести течения травматического шока в эксперименте.

2. Выявить закономерности метаболического ответа при шоке на основе изучения процессов энергообразования, активности антиоксидантной системы и интенсивности перекисного окисления липидов, в зависимости от типа реагирования организма на травму у крыс.

3. Оценить степень функциональных нарушений в зависимости от резистентности организма, на примере изменения парциальных функций почек и водно-солевого обмена при экспериментальном травматическом шоке.

4. Изучить механизмы действия биорегулирющей фармакотерапии, модулирующей опиоидную и мелатониновую системы, при разном

течении шокового процесса.

5. Исследовать возможности применения препаратов, активизирующих клеточный метаболизм (фосфокреатин, глюкагон, актовегин), в качестве противошоковой фармакологической поддержки у крыс с травматическим шоком.

6. Изучить влияние центрального аналгетика - просидола на течение травматического шока, с подбором оптимальной дозы и использованием различных форм введения препарата.

7. Разработать экспериментально обоснованную, адекватную метаболическим типам реагирования организма на травму, патогенетическую терапию травматического шока.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Впервые проведено сравнительное изучение наиболее значимых нарушений при травматическом шоке (гемодинамических, метаболических, морфологических, функциональных) в различных органах в зависимости от типа реагирования организма на травму.

Сравнительный анализ интенсивности этих нарушений позволил сделать вывод о существовании двух типов реакции на шокогенное воздействие, обусловленных исходным функциональным состоянием и резистентностью организма. У более устойчивых к шоку животных, с исходно гиперкинетическим типом гемодинамики, развивается гиперэргический тип реагирования на тяжелую травму с быстрым истощением энергообеспечивающей системы, а потому нуждающихся в подавлении чрезмерно завышенного уровня метаболических процессов. Менее устойчивые к шоку животные отвечают гипоэргической реакцией, с ярко выраженным энергодефицитом и более значительными отклонениями биохимических показателей от точки гомеостаза, что сопровождается глубокими функциональными нарушениями, развитием ОПН, необратимыми системными расстройствами и гибелью. Для этого типа реагирования впервые показано положительное действие одного из цитомединов -

простатилена на течение травматического шока посредством предотвращения наступления ренальной стадии ОПН.

На основе анализа закономерностей метаболического ответа в зависимости от резистентности организма разработана новая стратегия противошоковой терапии, при которой адекватная типу реагирования ранняя фармакологическая поддержка дает возможность скорейшего выхода пострадавшего из критического состояния.

Изучен механизм противошокового действия ряда препаратов, активизрующих клеточный метаболизм, и обоснована целесообразность их назначения пострадавшим с гипоэргическим типом развития травматического шока: рекомендовано использование фосфокреатина (неотона) в качестве базового средства лечения; глюкагона и актовегина (с 10% глюкозой) - дополнительного к комплексу традиционной интенсивной терапии.

В работе изучены механизмы внутриклеточного действия биорегулирующей терапии на течение травматического шока. Впервые показана способность мелатонина улучшать энергетические процессы, нарушенные гипоксическими повреждениями, за счет активизации более выгодного аэробного окисления. Показана специфичность действия синтетического аналога лей-энкефалина - даларгина на подавление метаболизма у животных с гиперэргическим ответом на травму.

Впервые исследовано влияние синтетического аналгетика центрального действия - просидола на патогенез травматического шока. Определены: оптимальная доза, обеспечивающая противошоковый эффект и наиболее эффективные формы введения препарата (буккальная, назальная).

Полученные данные позволили сформулировать принципы фармакологической поддержки адекватной метаболическим типам реагирования организма на травму, являющиеся эффективным дополнением к традиционной комплексной противошоковой терапии.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Результаты исследований являются теоретической основой для более глубокого понимания механизмов нарушения клеточного метаболизма при травматическом шоке, которое позволяет оценить индивидуальный уровень энергодефицита в условиях катаболизма по концентрации субстратов окисления (глюкоза, СЖК), промежуточных продуктов (молочная кислота, пировиноградная кислота, АМФ) в зависимости от кислородного баланса, активности антиоксидантной системы (церулоплазмин, супероксиддисмутаза, глутатионредуктаза, пероксидаза), системы пероксидации липидов (диеновые конъюгаты, кето-триены) и, наконец, конечных продуктов, в частности - АТФ.

Понимание молекулярных основ патогенеза шока, адекватных исходному состоянию пострадавшего, дает возможность применить новую стратегию противошоковой терапии, обеспечивающую скорейший выход из критического состояния.

Теоретические положения диссертации используются при чтении лекций по патофизиологии и нормальной физиологии в Новокузнецком ГИДУВе, Кемеровской медицинской академии, Новокузнецком гос. педагогическом институте.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Разработанные, на основе метаболической неоднородности реагирования организма на травму, принципы противошоковой фармакологической терапии применяются для лечения больных, находящихся в критическом состоянии. В реанимационных отделениях Новокузнецкого филиала НИИ Общей реаниматологии РАМН используется в комплексе анестезиологической защиты даларгин в неотложной абдоминальной хирургии у больных с сопутствующей ИБС, стабилизируя гемодинамику и улучшая функциональное состояние миокарда.

При шахтовых авариях на угольных предприятиях Кузбасса в качестве аналитического компонента противошоковой терапии назначается просидол

(буккально) на догоспитальном и раннем госпитальном этапах у пострадавших с сочетанной и множественной травмой.

При гиповолемическом шоке с тяжестью от 4 до 8 баллов (по Revisid Trauma Scoke) эффективно применяется фосфокреатин (неотон); в качестве мощного антиоксиданта - мелатонин.

Совместные исследования с научными сотрудниками Санкт-Петербургского медицинского института позволили обосновать клиническую эффективность использования простатилена при острой почечной недостаточности.

Экспериментальные и клинические данные свидетельствуют, что при дифференцированной терапии снижаются: время пребывания пострадавших в отделении реанимации, число осложнений, летальность.

Научные исследования по данной проблеме выполнены в соответствии с планом НИР " Разработка принципов дифференцированной терапии и анестезиологического пособия у больных с шоком различной этиологии" (госрегистрационный № 01.9.50.002468) и одобрены на заседании Президиума СО РАМН (протокол № 1 от 29.01.97г.). Часть диссертационных исследований выполнена по плану Целевой Областной программы "Система профилактики поражений шахтеров при чрезвычайных ситуациях и жизнеобеспечения их при авариях на шахтах Кузбасса", принятой 25.08.1997г. Подана заявка в НИИ ГПЭ на изобретение "Способ интенсивной терапии травматического шока в условиях чрезвычайных ситуаций" с приоритетом № 98120225 от 13.11.1998г.

Работа выполнена на базе экспериментальной лаборатории фармакологии и патофизиологии экстремальных состояний Филиала НИИ Общей реаниматологии РАМН в г.Новокузнецке, при сотрудничестве с Новокузнецким ГИДУВом, НИХФИ, Санкт-Петербургским медицинским институтом, НИИ Общей патологии и патофизиологии РАМН. Часть исследований, в частности, изучение трансэпителиального обмена электролитов у крыс при травматическом шоке, выполнена лично автором

совместно с сотрудниками Фрайбургского института физиологии (Германия)

под руководством профессора, доктора мед. наук И.. О^ег.

ПОЛОЖЕНИЯ. ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Существуют два основных типа реагирования организма на шокогенное воздействие, обусловленные исходным функциональным состоянием и резистентностью пострадавшего: гиперэргический и гипоэргический, отличающиеся различной степенью гемодинамических, метаболических, ферментативных и морфологических нарушений.

2. Степень функциональных нарушений зависит от типа реагирования организма на тяжелую травму. У животных с гиперэргическим ответом развивается преренальная форма острой почечной недостаточности, с гипоэргическим — тяжелая ренальная форма, которую можно предотвратить своевременным (на ранних стадиях шока) применением биорегулирующей терапии, в частности - введением простатилена.

3. Животным с гипоэргическим типом реагирования целесообразно назначение энергоемких препаратов или косвенных активаторов метаболизма: глюкагона, актовегина (с 10%-ой глюкозой) в качестве поддерживающей терапии и фосфокреатина (неотона) в качестве базового средства, нормализующего функциональные нарушения в организме, вызванные травматическим шоком.

4. Специфичностью действия, направленного на подавление завышенного уровня метаболизма при гиперэргическом типе реагирования на травматический шок, обладает синтетический аналог лей-энкефалина -даларгин, который предотвращает стадию позднего необратимого шока. Повышение устойчивости организма к травме в значительной степени связано с адекватным функционированием мелатониновой и опиоидной систем.

5. Важным компонентом противошоковой терапии является обезболивание. При травматическом шоке эффективным является применение

буккальной и назальной форм центрального анальгетика - просидола в дозе ЭД50.

6. Новый подход к использованию противошоковой фармакотерапии, адекватной типу реагирования организма на травму эффективно дополняет традиционную комплексную терапию шока, обеспечивает обратимость критического состояния, снижает летальность. АПРОБАТШЯ РАБОТЫ. Основные положения работы доложены и обсуждены на Всероссийской конференции по фармакологии водно-солевого обмена (Чебоксары, 1993); на региональных конференциях "Организация и лечебные аспекты медицины катастроф" (Новокузнецк, 1991; 1992; 1993; 1995; 1996); на Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные вопросы медицины катастроф" (Новосибирск, 1995); на проблемной конференции по организации мед. обеспечения населения при землетрясениях и совершенствования управления службы медицины катастроф (Хабаровск, 1995); на VIII Европейском конгрессе по интенсивной медицине (Афины, Греция, 1995); на Российских национальных конгрессах "Человек и лекарство" (Москва, 1995; 1996; 1998); на V Всероссийском съезде анестезиологов и реаниматологов (Москва, 1996); на 1-ом Российском конгрессе по патофизиологии (Москва, 1996); на XI Всероссийском пленуме правления общества и федерации анестезиологов и реаниматологов (Омск,

1997); на III Международном конгрессе патофизиологов (Лахти, Финляндия;

1998); на региональной научно-