Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль энергетического обмена в обеспечении устойчивости к шокогенной травме

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Роль энергетического обмена в обеспечении устойчивости к шокогенной травме"

На правах рукописи

ЛОГИНОВА Маргарита(Петровна

РОЛЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕН/1 В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОСТИ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 1997

ОРГАНИЗМА К ШОКОГЕННОЙ ТРАВМЕ

03.00.04 - биологическая химия

Работа выполнена в Государственном Научно-исследовательском

институте скорой помощи им. И.И.Джанелидзе (директор - профессор М.В.Гринев)

Научные руководители: доктор медицинских наук И.Г-Бохдина

доктор медицинских наук Б.И.Дхурко

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Андреева Людмила Ивановна

кандидат медицинских наук Спасенкова Ольга Михайловна

Ведущая организация: Российский Научно-Исследовательский

институт гематологии и трансфузиологии

Защита состоится " Ж"_ ■МСЦ Л, 1997 года в Ш. часов на заседании специализированного совета К-084.63.01 Санкт-Петербургской Государственной химико-Фармацевтической Академии (197376, Санкт-Петербург, ул. профессора Попова, 14)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке СПГХФА

Автореферат разослан /п

1997 года

Учений секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

Н.В.Кириллова

Актуальность темы. Технический прогресс во всем мире гопровождается увеличением количества травм, 2,5% которых эсложняются развитием шока - тяжелого, угрожающего жизни чострадавшего состояния. Каждый год один из десяти жителей тланеты получает травму (Шутеу Ю. с соавт., 1981). Летальность тострадавших с шоком, поступающих в лечебные заведения, колеблется от 10* до 40% (Губарь Л.Н., 1982; ТисЬзст1с1Ъ J.A. еС

1994), а среди лиц молодого возраста с травмами -летальность стабильно занимает главенствующее положение (Селезнев С..А., Худайберенов Г.С. , 1984; КагзЪеайЪ Ь.Ь. et а!. , 1994).

Повышение эффективности терапии пострадавших с тяжелой кровопотерей и шоком может быть достигнуто на основе всестороннего изучения патогенеза этих процессов и выявления общебиологических закономерностей адаптации к экстремальным воздействиям на всех уровнях организации - от системного до клеточного. Известно, что при действии экстремальных факторов выявляются существенные индивидуальные различия в ответной реакции организма, которые обусловлены различной естественной резистентностью отдельных представителей животного мира (Кулагин В.К., 1978; Долинин В.А. с соавт., 1982). Значительную роль в обеспечении устойчивости организма к экстремальным воздействиям играет поддержание энергетического гомеостаза. Однако интимные механизмы, обеспечивающие синтез АТФ в органах животных, устойчивых к циркуляторной гипоксии, остаются невыясненными до сих пор.

Выяснение механизмов устойчивости энергетического обмена к действию шокогенных факторов позволит дифференцированно, а потому и более эффективно, осуществлять коррекцию избыточных или недостаточно выраженных реакций организма на травматическое воздействие и при этом не нарушить тонко сбалансированные природой процессы регулирования жизнедеятельности биологических систем на всех уровнях организации.

Ведь работы - определение роли органных изменений энергетического обмена и регионарных перераспределений кровотока в обеспечении естественной резистентности организма при шоке с последующим обоснованием их фармакологической коррекции.

Основные задачи работы:

1. Выяснение взаимосвязи между содержанием метаболитов энергетического обмена в различных органах (головной мозг, сердце, скелетная мышца) и продолжительностью жизни животных при геморрагическом шоке.

2. Исследование роли регионарного перераспределения сердечного выброса в энергообеспечении организма при шоке.

3. Оценка зависимости энергетического обмена от содержания малонового диальдегида в тканях животных с различной устойчивостью к шокогенному воздействию.

4. Изучение влияния дофамина на состояние энергетического обмена и регионального кровотока у животных, различающихся по продолжительности жизни при экстремальных воздействиях.

Научная.....новизна. . исследования. Впервые выполнено

сравнительное изучение энергетического обмена в различных органах животных (головной мозг, сердце, скелетная мышца) на модели Уиггерса при длительном геморрагическом шоке, включающее определение- макроэргических фосфорных соединений и конечных продуктов гликолиза.

Выявлена возможность длительного существования животных (до 29 часов) в условиях длительной артериальной гипотензии на уровне 30-35 мм рт.ст. Показана стабильность энергетического обмена в миокарде и скелетной мышце при шоке - независимо от продолжительности жизни животных. Обнаружена большая, чем считалось до сих пор, устойчивость энергетического гомеостаза в головном мозге. Показано длительное сохранение содержания КФ, АТФ, суммы адениновых нуклеотидов и их энергетического заряда в головном мозге у большинства высокоустойчивых особей без усиления анаэробных процессов, что свидетельствует об отсутствии гипоксии мозга в атональном состоянии животных и дает основание для коррекции установленных ранее критических уровней системного АД, при которых возникает дефицит энергии в клетке.

Получены данные, свидетельствующие о важной роли процессов перекисного окисления липидов в обеспечении устойчивости организма к экстремальным воздействиям.

Впервые исследована взаимосвязь регионарного перераспределена сердечного выброса и энергообеспечения различных органов пр> шокогенной травме.

Изучен неизвестный ранее эффект действия дофамина, позволяющий улучшать параметры энергетического обмена в органах спланхнического региона путем изменения регионарного кровотока, следствием чего явилось существенное (более чем вдвое) увеличение продолжительности жизни животных.

Теоретическое и практическое значение работы. Результаты настоящего исследования существенно дополняют современную теорию патогенеза шока, а по ряду вопросов вносят в нее новые представления. Полученные результаты способствуют выяснению некоторых спорных и мало освещенных вопросов энергообеспечения различных тканей при длительно текущем шоке и свидетельствуют о значительной устойчивости энергетического гомеостаза организма к действию экстремальных Факторов.

Данные о длительном существовании животных в условиях тяжелой постгеморрагической гипотензии и сохранении у них стабильного энергетического обмена расширяют представления о пределах биологической устойчивости организма при тяжелой травме и кровопотере.

Изучение взаимосвязи энергетического гомеостаза с состоянием процессов перекисного окисления липидов и перераспределением регионарного кровотока свидетельствует о существовании различных механизмов приспособления отдельных особей к изменениям условий существования. Установленные закономерности позволяют сделать вывод о том, что гипотеза генерализованного истощения энергии не может быть применима при шоке и кровопотере даже для терминальных Фаз этих процессов.

Данные о сохранении содержания метаболитов энергетического обмена в различных органах (особенно в печени и почках) при торако-абдоминальной операционной травме свидетельствуют о том, что по уровню системного ЙД нельзя с достаточной уверенность» судить о состоянии перфузии тканей и ишемическом повреждении органов. Показания к применению тех или иных фармакологических средств должны устанавливаться с учетом показателей системной и регионарной гемодинамики. В этой связи эксперименты с применением дофамина убеждают в том, что улучшение кровотока в органах брюшной полости позволяет повысить содержание макроэргических фосфорных соединений и значительно увеличить продолжительность жизни животных.

Основные положения._ВЫНРСИМЫе Нй ЭДИКТУ

1. Резистентность животных к воздействию шокогенных факторов определяется стабильностью содержания макроэргических фосфорных соединений в головном мозге.

2. Сохранение энергетического гомеостаза в миокарде и скелетной мышце не является Фактором, определяющим устойчивость животных к экстремальным воздействиям.

3. Стабильность энергетического обмена при шоке зависит

от степени перераспределения регионарного кровотока в пользу жизненно важных органов и от содержания малонового диальдегида в головном мозге и печени,

4. Истощение энергетических ресурсов в различных органах не является обязательным и единственным Фактором в развитии необратимости, при шоке.

Апробация работы. Мате-риалы диссертации доложены на : симп. "Патогенез и лечение острой кровопотери (Москва, 1986 г,)", Итоговой научн.конф. НИИСП им.И.Л.Джанелидзе (Ленинград, 1986 г.) конф. "Фармакология гипоксических состояний (Москва, 1988 г.)", Всесоюзной конференции "Молекулярные механизмы формирования па тол отчески х состояний (Ленинград, 1983 г.)," IV Всесоюзном съезде патофизиологов (Кишинев, 1989 г.), Научно-практической конференции "Проблемы клинической и военно-морской медицины (Москва, 1993 г.)",

Российской конференции "йнтигипоксайты и актопротекторы : итоги, перспективы (Санкт-Петербург, 1994 г.)",

Международном симпозиуме "Актуальные проблемы и перспективы развития современной реаниматологии (Москва, 1994 г.)". Итоговой научной конференции ГНИИ СП (С-Петербург, 1995 г.).

Структура и объем_диссертации. Диссертация изложена на 171

странице машинописи, содержит 11 таблиц, 9 рисунков и состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, 4-х глав, в которых отражены материалы собственных исследований, заключения и выводов. Список литературы содержит 147 отечественных и 118 иностранных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Животные. Эксперименты поставлены на 104-х беспородных белых крысах-самцах массой от 270 до 320 г и 46 взрослых кошках массой 3-4 кг. Животные содержались на свободном доступе к воде и пище. В осппои заел симе экспериментальной мои ели. Геморрагический шок со стабильной гипотензией (30-35 мм рт.ст.) воспроизводили по методу Уиггерса (Wiggers С., 1950) в модификации L.V.Bscalzo et al. (1971). После измерения АД, частоты дыхания и ректальной температуры производили кровопускание до заданного АД в течение 30 минут. Для поддержания АД на заданном уровне требовалось спонтанное поступление крови из резервуара в кровеносное русло животного, что расценивается исследователями как начало декомпенсации кровообращения . Аутореинфузия 70% максимального объема выведенной крови служила показателем тяжелого необра тип ого шока. После поступления из резервуара в кровеносное русло всей крови наблюдение продолжали до гибели животного.

Торако-абдоминальная операционная травма состояла из срединной лапаротомии от мечевидного отростка грудины до лонного сочленения в сочетании с левосторонней торакотомией. Операция завершалась гемостазом и зашиванием брюшной и грудной полостей.

В отдельной серии экспериментов после операционной травмы, восстановления гемодинамики и Фикции внешнего дыхания производили кровопускание из бедренной артерии (20% объема циркулирующей крови).

Количественное определение метаболитов энергетического обмени в тканя к. При постоянном охлаждении жидким азотом кусочки ткани взвешивали и растирали до порошка. Тканевые экстракты готовили согласно рекомендациям Н.Bergmeyer (1974). Определение содержания КФ, АТФ, АДФ, АМФ, лактата и пирувата производили ферментативными методами на спектрофотометре при длине волны 340 нм (Bergmeyer Н., 1974), глюкозы - глюкозооксидазным методом по A.Krebs et aj. (1963), гликогена - по М.И.Прохоровой и З.Н.Тупиковой (1965). Энергетический заряд системы адениновых нуклеотидов вычисляли по D.Atkinson (1968).

Определение к тканях одного из конечных продуктов свободнорадикального окисления, малонового диалъдегида (МДА), производили по образованию в пробах продукта реакции МДА с 2-

тиобарбитуровой кислотой - триметинового комплекса с максимумом поглощения при 532 нм (Hunter F. et. aj., 1963; Стальная И.Д. и Гаришвили Г.П., 1977).

ОпоелMffHiii? параметра* системной и регионарной гемодинамики. Для оценки состояния системной гемодинамики регистрировали артериальное давление (АД), рассчитывали систолический объем сердца (СО), общее периферическое сопротивление сосудов (ОПС), коэффициент централизации кровообращения (КЦК) и определяли частоту сердечных сокращений (ЧСС). Измерение сердечного выброса и его Фракций в бассейне брюшной аорты, спланхническом регионе, регионе подвздошных артерий проводили с помощью электромагнитного Флоуметра Hihon Kohden MF-27 (опыты проводились совместно с А.И.Тюкавиным). В качестве Фармакологического препарата, обеспечивающего перераспределение кровотока на Фоне гиповолемии и улучшающего параметры энергетического обмена, использовали дофамин (72 мг/кг мин).

Результаты исследований.

1. СОДЕРЖАНИЕ МЕТАБОЛИТОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА В ОРГАНАХ ПРИ ГЕМОРРАГИЧЕСКОМ ШОКЕ У ЖИВОТНЫХ С РАЗЛИЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ

К КРОВОПОТЕРЕ

Продолжительность жизни крыс в экстремальных условиях варьировала в широких пределах (от 2 до 29 часов). В зависимости от этого показателя подопытные животные были разделены на две группы

- неустойчивые к кровопотере (НУ), с продолжительностью жизни менее 12 часов;

- высокоустойчивые к кровопотере (ВУ), с продолжительностью жизни от 12 до 24 часов и более.

Контролем служили крысы, которых подвергали тем же манипуляциям, что и подопытных животных, исключая кровопотерю. 1.1. Головной мозг. Головной мозг крыс брали на анализ после погружения головы животного в жидкий азот. Как показали результаты исследования, различия в энергообеспечении мозга были выявлены только в терминальной Фазе процесса. Гибель НУ особей наступала при резком падении содержания КФ и АТФ - до 12% и 19% исходного уровня (табл.1). Несмотря на тенденцию к увеличению содержания АДФ и шестикратное повышение количества АМФ, сумма

адениновых нуклеотидов снижалась до 60% контрольных значений; энергетический заряд пула адениновых нуклеотидов уменьшался вдвое. Отношение лактат/пируват возрастало почти вдвое за счет некоторого повышения уровня лактата и снижения содержания пирувата.

У ЯК животных в атональном состоянии наблюдался очень большой размах колебаний показателей энергетического обмена. В связи с этим по степени нарушений энергетического обмена в мозге ВУ животные были разделены на две подгруппы.

Величины показателей энергетического обмена в мозге крыс подгруппы I свидетельствовали об истощении макроэргических фосфорных соединений и были близки к соответствующим значенням у ИУ особей в момент их гибели. Однако, у животных этой подгруппы уровни лактата и пирувата были соответственно в 1,5 и 2 раза ниже, чем у НУ крыс, и даже ниже в сравнении с контрольными животными (табл.1).

У большинства ВУ животных (подгруппа II) атональное состояние развивалось при наличии больших энергетических ресурсов в мозге -нормальном уровне КФ, АТФ и АДФ с тенденцией к снижению ЙТФ и увеличению АМФ; общий фонд адениновых нуклеотидов и их энергетический заряд поддерживались в ' пределах контрольных значений. Содержание лактата и пирувата было на 46% и 26°4 ниже исходного, отношение лактат/пируват оставалось нормальным и было в 2,5 раза ниже, чем у НУ животных.

Таким образом, в наших опытах не наблюдалось признаков гипоксии мозга (усиления анаэробного гликолиза) у ВУ крыс даже в атональном состоянии, что согласуется с современными представлениями об эффективности локальных механизмов обеспечения мозгового кровотока и перфузионного давления крови (Насонкин О.С., 1975; Пастухов В.В., 1980) и об автономных механизмах ауторегуляции обменных процессов в клетке при воздействии экстремальных факторов (Прохорова М.И., 1979; Хватова Е.М., 1987; Корнеев A.A. и Комиссарова И.А., 1994; Siesjo B.K., 1978).

Данные о длительном (более двадцати часов) сохранении уровня макроэргических фосфорных соединений на Фоне усиления аэробного гликолиза в головном мозге высокоустойчивых (ВУ) особей вносят изменения в прежнюю концепцию о ключевой роли нарушений углеводно-фосфорного обмена и истощения макроэргических фосфатов

Содержание метаболитов энергетического обмена в мозге крыс при геморрагическом шоке в агональном состоянии(мкмоль/г сырой ткани)

Показатели обмена Контроль • Агональное состояние НУ ВУ

I II

КФ 2,10+0,15 0,26+0,05* 0,11+0,06* 2,09+0,34**

16 10 3 8

АТФ 2,56+0,10 0,48+0,10* 0,31+0,06* 2,22+0,23**

16 10 3 8

АДФ 0,34 + 0,04 0,42 + 0,07 ' 0,42 + 0,25 0,39 + 0,04

16 10 3 8

АНФ 0,16*0,02 0,93+0,26* 0,56±0,30* 0,39+0,13

16 10 3 8

Сумма адеккновых нуклеотидов 3,01*0,14 16 1,8310,32* 10 1,3110,32* 3 3.02Ю, 12** 8

Энергетмч. 0,89110.009 0,42510,085* 0,430+0,088* 0,802+0,054**

заряд 16 10 3 8

Лактат 3,8210,55 4,6810,86 1, 7610,27* ** 2,0710,43* **

16 10 3 8

Пируват 0,22810.018 0,18610,038 0. 09210,018* ** 0,16810,022*

16 10 3 8

Лакхах Пируват 17.50±2,09 16 31,70+6,25* 10 19,29+3,17 3 13,29+2,86** 8

Глюкоза 0,74 1 0,26 0,59 ± 0,21 0,42 1 0,24 0,49 + 0,16

11 7 3 8

Гликоген 4,72 + 0,84 4,06 ± 0,72 3,21 ± 1,09 3,92 1 0,81

9 7 3 9

Примечание: Здесь и в последующих таблицах:

* - достоверность различий по сравнению с контрольными животными;

** - достоверность различий по сравнению с НУ животными; под величиной каждого показателя приведено число опытов.

в патогенезе шока. Полученные результаты свидетельствуют, что гипотеза "генерализованного истощения энергии" не может быть применима у резистентных животных даже для терминальной Фазы иока, что дает дополнительное обоснование современной теории патогенеза этого процесса.

Важная роль в поддержании энергетического гомеостаза мозга при шоке принадлежит централизации кровообращения, которая обеспечивает значительное увеличение церебральной фракции сердечного выброса и близкое к нормальному кровенаполнение мозга (Мазуркевич Г.С., 1974; Селезнев С.й., 1974). При этом понятие об устойчивости энергетического обмена не противоречит общепринятому положению о высокой чувствительности головного мозга к кислородному голоданию, а свидетельствует о своевременном включении защитно-приспособительных механизмов, направленных на сохранение в максимально возможной степени соответствия между снабжением ткани мозга кислородом и потребностью в нем (Slesjo В.К., 1978).

В поддержании энергетического гомеостаза мозга крыс несомненно значительное место занимает сопутствующая гипотермия. Так, температура тела в атональном состоянии в обеих группах снижалась почти до одинаковой величины (24,6+0,7 и 23,9+0,6 °С - у НУ и

ВУ соответственно), однако скорость ее падения была различной (3.9+0.3 и 1.3+0.06 град/час - у НУ и ВУ соответственно). Можно предположить, что у НУ особей падение температуры тела происходило по типу неустойчивой гипотермии, а у ВУ животных развивалось состояние сниженной жизнедеятельности, сходное с гибернацией (Тимофеев H.H., 1983).

1.2. Сердечная и скелетная нышшы. Содержание макроэргических фосфорных соединений в миокарде при геморрагическом шоке оставалось стабильным у всех особей в условиях падения уровня АД ниже 10 мм рт.ст. вплоть до гибели животных. Полученные результаты в целом согласуются с данными литературы об устойчивости энергетических ресурсов в этом жизненно важном органе при различных видах шока (Папава М.В. и Шамкулашвили Г.Г,, 1981; Roth Е. et al., 1967; Lefer A.M. et al,, 1969), что находит подтверждение в сохранении относительно удовлетворительного коронарного кровотока.

Вместе с тем особи, отличающиеся по устойчивости к шокогенному воздействию, достигают такого "благополучия" разными адаптационными механизмами. Показано, что для ВУ крыс характерно

сохранение аэробного метаболизма за счет эффективной утилизации лактата и глюкозы, а у ВУ особей стабильность пула адениновых нуклеотидов обеспечивалась за счет активации анаэробного гликолиза (табл.2").

V

Таблица 2

Содержание метаболитов энергетического обмена в миокарде крыс при геморрагическом коке (икмодь/г сырой ткани)

Показатели Контроль Агональное состояние

ВУ ВУ

КФ 2,88+0, 10 ,67 2; ,64+0,69 8 4,44+0.97 8

АТФ 5,06+0, 10 43 4: . 16±0,37 8 4,22+0,31 8

Лактат 6,17+0, 11 64 11, ,79+2,42* 8 3,78+0,66* ** 8

Глюкоза 4,45+0, 10 88 4, ,88+1,49 8 2,55+0,76 8

Гликоген 20,74+2, 8 96 21, ,48+2,36 6 12,88+3,08* ** 7

В ряде исследований на модели травматического шока показано, что коронарный кровоток снижался на 30-40% исходной величины при падении уровня АД до 40 мм рт.ст. а при 7 мм рт.ст. составлял еще 2Ь% (Селезнев С.А., 1974; Цибин Ю.Н. и Гальцева И.В., 1976; Селезнев С.А. и Мазуркевич Г.С,, 1977). Поскольку в опытах с дозированным ограничением коронарного кровотока установлено, что снижение содержания АТФ и КФ в миокарде начинается лишь при уменьшении кровотока на 70-90% его исходной величины (Фролькис P.A. с соавт., 1981), то становится очевидным, что критический уровень коронарного кровотока не достигается даже в терминальной Фазе процесса. Оксигенация миокарда в динамике шока также остается удовлетворительной (Селезнев С.А. с соавт., 1974). Можно полагать, что даже в условиях относительной гипоксии снабжение

миокарда кислородом остается достаточным для обеспечения ресинтеза АТФ и КФ, необходимых для выполнения сниженной в условиях шока механической работы сердца.

В неповрежденной скелетной мышце крыс, подвергнутых шокогенной травме, не найдено существенных изменений энергетического статуса за весь период наблюдения (табл.3).

Таблица 3

Содержание метаболитов энергетического обмена в скелетной мышце крыс при геморрагическом я оке (мкмоль/г сырой ткани)

Показатели Контроль Начало Агональное состояние

декомпенсации кровообогщения НУ ВУ

КФ 13, , 15+0,92 10,52+2,16 10,38+1, 69 13,35+0.96

10 10 8 8

АТФ 7, ,07+0,38 6,87+0,57 6,92+0, 51 5,73+0,13*

10 10 8 8

Лактат 4, ,32+1,14 11 8,68+1,23» 10 7,38+1, 8 25 3,89+0,55** 8

Глюкоза 2, ,14+0,29 10 3,33+0,99 10 1,96+0,29 8 1 ,28+0,35 8

Гликоген 19,98+3,67 8 13,24+2,97 10 10,60+1, 6 34* 14,30+1,42 7

Как и в миокарде, в скелетных мышцах у всех животных в стадии декомпенсации кровообращения наблюдалось двукратное увеличение содержания лактата по сравнению с контрольными величинами. В дальнейшем у ВУ крыс содержание молочной кислоты постепенно возвращалось к исходным значениям, тогда как в группе НУ животных в атональном состоянии поддерживался анаэробный гликолиз. Полученные результаты подтверждают данные большинства авторов, отмечавших устойчивость энергетического обмена в этой ткани при различных видах шока и кровопотери (Радев С.Г. с соавт., 1969; Lefer A.M. et a J., 1969; Hagberg H. et al., 1983).

Энергетический гомеостаз в скелетных мышцах при экстремальных состояниях поддерживается даже в условиях глубокого расстройства их кровоснабжения и кислородного режима (Удовиченко В.Н. и Штыхно Ю.М., 1982; Slater G.l. et aJ., 1973). Стабильность содержания АТФ в скелетных мышцах в этих условиях обеспечивается выраженной способностью этой ткани к анаэробному гликолизу, высоким содержанием КФ и миоглобина.

Поддержанию энергетических ресурсов в скелетной мышце способствует, очевидно, и резкое снижение мышечного тонуса при шоке (Шерман Д.М., 1983). Особенности метаболизма мышц позволяют не только сохранить их жизнеспособность в условиях развивающейся при шоке циркуляторной гипоксии, но и делают возможным перераспределение кровотока в пользу жизненно важных органов, обеспечивающее оптимальную регуляцию функций организма и увеличение выживаемости особи.

2. СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В ТКАНЯХ

ПРИ ГЕМОРРАГИЧЕСКОМ ШОКЕ Значительное место в механизме гибели клетки при переходе адаптационных изменений биологических систем в патологические принадлежит процессам ПОЛ и его регуляции. При геморрагическом шоке с длительной глубокой гипотензией . интенсивность липидной пероксидации в ткани мозга достоверно не изменялась (табл.4). Однако у НУ животных наблюдалась четкая тенденция к активации ПОЛ в этом органе - содержание МДА к моменту гибели было втрое выше, чем у ВУ крыс, для которых было характерно даже некоторое снижение уровня этого метаболита (табл.4).

Значительная активация процессов ПОЛ была отмечена в печени всех животных (табл.5), особенно выраженная у НУ особей. Содержание МДА в печени этих животных в агональном состоянии в 4,8 раза превышало контрольные величины. Эти результаты вполне объяснимы данными литературы о пороговых значениях системного АД в пределах 40-45 мм рт.ст., после которых начинается распад адениновых нуклеотидов, характерный для ишемического повреждения ткани печени (Казуева Т.В., 1985; Osawa Н. et al., 1976; Horpacsy G., Schnells G., 1980).

Полученные данные о сохранении адениновых нуклеотидов при отсутствии активации процессов анаэробного гликолиза в головном мозге ВУ крыс при геморрагическом шоке на Фоне сохранения

Содержание малонового диальдегида в головном мозге крыс при геморрагическом шоке (нмоль/г сырой ткани)

Контроль Агональное состояние

НУ ВУ

3,96 ± 0,86 6,05 ± 1,57 2.20 + 0,49**

10 7 10

Таблица 5

Содержание малонового диальдегида в печени крыс при геморрагическом токе (нмоль/г сырой ткани)

Контроль Необратимая Атональное состояние

Фаза НУ ВУ

3,62 £ 0,53 9,21 ± 1,16* 17,41 + 3,17* 9,7 £ 1,48* ** 9 10 7 10

¡тационарного уровня ПОЛ в этом органе выявляют один из [еханиэмов, обеспечивающих бесперебойную и согласованную работу ;ыхательной цепи митохондрий при циркуляторной гипоксии и шределяющих устойчивость организма к шоку. Об этом гвидетельствуют высокие коэффициенты корреляции между содержанием ЩА и АТ4' в ткани мозга ( _/> = 0,71; р <0,05), а также между 'ровней МДА и продолжительностью жизни животных ( ^ = 0,80; > < 0,01).

1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН В ТКАНЯХ /Г РЕГИОНАРНЫЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

СЕРДЕЧНОГО ВЫБРОСА ПРИ ТОРАКО-АБДОМИНАЛЬНОЙ ОПЕРАЦИОННОЙ

/ ТРЙВМЕ И КРОВОПОТЕРЕ

Тесная взаимосвязь регионального кровообращения с метаболизмом I функцией различных органов в настоящее время общепризнана и не юдвергается сомнению. Вместе с тем прямых комплексных

исследований к р о в о с н а бж е н и я различных органов и содержания макроэргических фосфорных соединений в их тканях при каком-либо виде шока не проводилось.

Эксперименты поставлены на 46 кошках. Контролем служили наркотизированные нембуталом интактные кошки.

2.1. Туракуга&лсмитльтя таена.

Исследование регионарного кровотока и энергетического обмена при торако-абдоминальной операционной травме в терминальной фазе шока (АД 40 мм рт.ст.) не выявило существенных изменений энергетического обмена в изучаемых органах (сердце, скелетная мышца, печень, почка). Сохранение макроэргических фосфорных соединений в печени и почках, несмотря на снижение системного АД до критических для этих органов значений (40-45 мм рт.ст.), обеспечивалось достаточным кровоснабжением органов

спланхнического региона (выше 50% исходного) на всем протяжении опытов и лишь кратковременным его снижением (до 35%) при переходе процесса в терминальную Фазу. Эти данные свидетельствуют о том, что уровень системного АД не является единственным критерием состояния энергообеспечения органов брюшной полости при шоке. При выяснении степени необратимости метаболических нарушений при этом состоянии более объективным ориентиром является уровень кровоснабжения данного региона.

3.2. Тооако-абломинальная травма и кровопотеря.

Если при торако-абдоминальной операционной травме не было выявлено индивидуальных особенностей ответной реакции особей на экстремальное воздействие, то при такой же травме, осложненной кровопотерей, менялась не только продолжительность жизни животных, но и изменялся характер системной и регионарной гемодинамики, а также энергетического метаболизма. В отличие от сердца и скелетной мышцы, где изменение пула адениновых нуклеотидов носило компенсаторный характер, степень нарушения энергетического обмена в печени и почках коррелировала с устойчивостью животных к данному воздействию (табл.6). У НУ кошек (с рано возникающей и выраженной централизацией кровообращения) ограничение кровотока в спланхническом регионе, уменьшение содержания АТФ (рис.1) были более выражены в сравнении с ВУ особями, у которых (при умеренной и отсроченной во времени

Содержание метаболитов энергетического обмена в органах кошек при торако-абдоминальной операционной травме и последующей кровопотере (мкиоль/г сирой ткани)

СЕРДЦЕ

АТФ КФ лактат пируват штат/пшт

контроль 4,814-0,18 4,24+0,30 2,25+0,44 0,138+0,017 17,14+2,55 (12)

травма 6,34+0,85* 6,50+0,49* 5,36+0,82* 0,262+0,052* 24,35+5,04 (12)

ПЕЧЕНЬ

АТФ КФ лактат пируват штат/папы?

контроль 4,39+0,30 - 0,59+0,15 0,124+0,019 5,27+1,63 ( 10)

НУ 0,52+0,02* - 7,59+2,72* 0,168+0,07 46,50+3,20* (6)

травма ----------------------------------------------------------

ВУ 1,16+0,19*** - 6.25+0,89* 0,165+0,034 43,07+10,33* (6)

ПОЧКА

АТФ КФ лактат пируват шш/шипт

контроль 2,89+0,14 - 0,54+0,10 0,121+0,017 4,96+0,94 (9)

НУ 0,94+0,24* - 6,36+1,00* 0,185+0,058* 34,36+0,04* (6)

травма ----------------------------------------------------------

ВУ 2,15+0,37** - 3,76+0,94* 0,180+0,043* 19,23+4,02* ** (6)

МЫШЦА

АТФ КФ лактат пируват штат/пвдват

контроль 3,21+0,77 16,72+1,68 1,18+0,19 0,142+0,032 11,18+2,47

(8)

травма 9,44+1,10 18,61+3,00 5,87+1,46* 0,242+0,035 25,35+5,13* (12)

Примечание. Измерение концентрации КФ в печени и почках не производилось, так как в этих органах он практически отсутствует

ДО-

А Т §

ВУ

НУ

ПЕЧЕНЬ

100

-а-

ЗУ

НУ

ПОЧКА

ну

Рис.!. Изменения коэффициента централизации кровообращени (ЛДК), объемной скорости кровотока в спланхническо регионе (фопл) и содержания АТФ в печени и почках у неустойчивых(НУ) и высокоустойчивых(ЗУ)животных при торако-абдоминальной травме, осложненной кро-вопотерей. На оси ординат указаны величины в % исходного уровня. КЛ - кровопотеря, К - контроль,

О- достоверность различий по сравнению с контролем, • - достоверность различий между ¿'} и НУ ки-

нелеченные животные

-----леченные неустойчивые

--- леченные высокоустойчивые животные

А 1 §

100

травма

НУ

травма

! *

НУ

БУ

ПЕЧЕНЬ

ПОЧКА.

Рис.2. Влияние дофамина на объемную скорость кровотока в сплан-хкическом регионе и содержание АТФ в печени неустойчивых и высокоустойчивых животных при торако-абдоминальной травме, осложненной кроводотерей, сокращения те же, что и на рис.

централизацией кровообращения) кровоток в спланхническом регион! поддерживался на уровне, близком к исходному, вплоть д наступления терминальной Фазы шока.

<?- Влияние л (Панина на гемодинамику и энергетический обмен при торз к п-а в л оминал ь ной год яме, осложненной кровопотеоей.

Применение дофамина значительно увеличивало продолжительност1 жизни животных за счет улучшения кровотока в спланхническог регионе и увеличения содержания ЙТФ в печени и почках ВУ и В", кошек более чем вдвое (рис.2). Возможность реализации подобног< механизма дает объяснение известному ранее факту, что именж органы епланхнического региона находятся при шоке в худши] условиях кровоснабжения, и любое воздействие, замедляюще« истощение энергетических ресурсов, может отсрочить необратимы* изменения в тканях и внести вклад в сохранение и; жизнеспособности при тяжелой травме.

Таким образом, полученные в работе данные свидетельствуют с том, что устойчивость организма к воздействию экстремальны} факторов в целом обеспечивается поддержанием энергетического гомеостаза в жизненно важных органах (мозг, сердце) за счет нескольких механизмов - создания устойчивого теплообмекногс гомеостаза по типу гипобиоза, сбалансированного протекания процессов ПОЛ в клетках и оптимизации кровоснабжения тканей.

ВЫВОДЫ

1. Устойчивость организма при геморрагическом шоке зависит от характера распределения уменьшенного сердечного выброса и особенностей энергетического гомеостаза.

2. Высокая устойчивость организма к длительной геморрагической гипотензии (30-35 мм рт.ст. в течение 29 ч) обеспечивается сохранением высокого уровня макроэргических фосфорных соединений и их энергетического заряда в головном мозге на фоне активации аэробных процессов. Низкая устойчивость характеризуется истощением метаболитов энергетического обмена при значительной активации анаэробного гликолиза.

3. Энергетический гомеостаз в миокарде и скелетных мышцах при шоке не изменяется. При этом в миокарде высокоустойчивых животных

ж поддерживается за счет более эффективной утилизации глюкозы и ¡актата, а у низкоустойчивых - в результате активации анаэробных 'ликолитических процессов.

[. Стабильность энергетического гомеостаза в жизненно важных >рганах (головной мозг, сердце) и поддержание достаточного для функционирования клетки уровня энергообеспечения в печени и ючках высокоустойчивых животных обеспечивается сохранением :ровоснабжения этих органов на субнормальном уровне - за счет гмеренной централизации кровообращения и увеличения общего 1ериферического сопротивления сосудов.

Истощение энергетических ресурсов у низкоустойчивых животных 1роисходит на фоне ранней и чрезмерной централизации кровообращения.

>. Чрезмерная активация свободнорадикального окисления в ¡начительной мере определяет расстройства энергетического обмена ¡ головном мозге и, особенно, в печени.

». Низкие (40 мм рт.ст.) уровни системного артериального давления ie являются надежным критерием неадекватной перфузии и шемического поврежедения тканей.

г. Внутривенное введение дофамина животным с торако-абдоминальной шерационной травмой, осложненной кровопотерей, существенно 'лучшает кровоток и энергетический обмен в печени и почках и гопровождается увеличением продолжительности жизни более чем в 1ва раза.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

L. Энергетический обмен при острой кровопотере// Патогенез и шчение острой кровопотери: Тез. докл. - М., 1986.-с.18-19 соавт. Казуева Т.В., Ассур М.В., Вашетина С.К., Крецер И.В.). !. Энергетический обмен в тканях и его зависимость от регионарного перераспределения сердечного выброса при торако-абдоминальной операционной травме// Патогенез реакций организма m необычные стрессорные воздействия. - Кишинев, Штиинца, 1988.30-35 (соавт. Казуева Т.В., Ассур М.В., Тюкавин А.И., Крецер I.B. ).

5. Взаимосвязь энергообеспечения тканей с регионарным 7ерераслределением сердечного выброса при экспериментальной г opa к о-абдоминальной травме, осложненной кровопотерей//

Пат.Физиология и эксл. терапия. Деп.ВИНИТИ N5777 от 11.09.89 (соавт. Казуева Т.В., Ассур М.В. , Тюкавин А.И., Крецер И.В.).

4. Эффективность элиминации продуктов перекисного окисления липидов при различных методах детоксикационной терапии у пострадавших с шоковой травмой// Вестник хирургии.-1988.-N6.-с.53-58 (соавт. Гринев М.В., Цибин Ю.Н., Казуева Т.В., Ассур М.В., Тарелкина М.Н., Фролов Г.М., Разумова Н.К.).

5. Роль энергетического обмена и состояния перекисного окисления липидов головного мозга в обеспечении резистентности организма к шоку // Сочетанная травма и травматический шок (патогенез, клиника, диагностика, лечение). - Л., 1988.-е.11-12 (соавт. Болдина И.Г., Ассур М.В.).

6. К вопросу о механизмах естественной резистентности организма к циркуляторной гипоксии// Фармакология гипоксических состояний: Тез. докл. - М. , 1988.-с.17-18 (соавт. Болдина И.Г., Ассур М.В., Швец М.А.)

7. Энергетический обмен в органах животных с различной резистентностью к кровопотере// Молекулярные механизмы деформирования патологических состояний: Тез. докл. - Л., 1988.-с.42-43 (соавт. Болдина И.Г., Ассур М.В., Казуева Т.В.).

8. Состояние энергетического обмена мозга и печени при геморрагическом шоке// IV Всесоюзный съезд патофизиологов: Тез. докл. - Кишинев, 1989.-т.2.-с.709 (соавт. Ассур М.В., Болдина И.Г.).

9. Состояние энергетического обмена мозга при экспериментальном геморрагическом шоке// Вопр.мед.химии.-1990.-N3.-с.20-24 (соавт. Болдина И.Г., Ассур М.В.).

10. К механизму противошокового действия олифена// Множественная и сочетанная травма, сопровождающаяся шоком. - Л., 1990.-с.63-72 (соавт. Болдина И.Г., Ассур М.В., Швец М.А., Тюкавин А.И.).

11. К механизму противошокового действия олифена (сообщение 2)// Итоги и перспективы развития скорой медицинской помощи при неотложных состояниях и травмах. - С.-Петерб., 1992.-с.96-110 (соавт. Болдина И.Г., Ассур М.В., Швец М.А., Тюкавин А.И.).

12. Коррекция метаболических сдвигов при торако-абдоминальной травме и кровопотере// Проблемы клинич. и военно-морской медицины: Тез. докл.- М. , 1993.-с.272-273 (соавт. Ассур М.В., Ильина В.А., Швец М.А.).

13. Экспериментальное исследование некоторых сторон действия олифена при шоке// Антигипоксанты и актопротекторы: Тез.докл. -

:.-Петерб., 1994.-вып.2.-с.125 (соавт. Ассур М.В., Ильина В.А., [вец М.А.).

4. Особенности изменения некоторых сторон метаболизма в терминальной фазе шока у животных с различной резистентностью к \иркуляторной гипоксии// Актуальные проблемы и перспективы азвития современной реаниматологии: Тез.докл.межд.симп. - М., 994.-с.142-143 (соавт. Ассур М.В., Ильина В.А., Тюкавин А.И., !вец М. А. ) .