CC BY
82
УДК 577.1 12.5:[616.94:616.24]
ЭНДОТЕЛИН-1 ПРИ СЕПСИСЕ И ОСТРОМ ПОВРЕЖДЕНИИ ЛЕГКИХ
© 2005 г. В. В. Кузьков, М. Ю. Киров, *М. А. Совершаев, Е. В. Суборов, А. И. Ленькин, *В. Н. Куклин,
Э. В. Недашковский, *Л. Я. Бьертнес
Северный государственный медицинский университет, г. Архангельск 'Университет Тромсе, Норвегия
Проведено проспективное обсервационное исследование, целью которого было измерение концентрации эндотелина-1 (ЭТ-1) в плазме крови и оценка содержания внесосудистой воды легких (ВСВЛ) у пациентов, госпитализированных в отделение реанимации и интенсивной терапии. Показано, что ЭТ-1 является одним из основных медиаторов тяжелого сепсиса и может принимать участие в формировании сепсисиндуциро-ванного отека легких. Определение концентрации ЭТ-1 в плазме было выполнено в отделении биохимии Университета Тромсе (Норвегия). Ключевые слова: внесосудистая вода легких, острое поражение легких, отек легких, транспульмональная термодилюция, эндотелин-1.
Эндотелин-1 (ЭТ-1) является полипептидом, состоящим из 21 аминокислоты. Впервые описанный в 1988 году M. Yanagisawa [23], он остается наиболее изученным представителем семейства эндотели-нов и продолжает вызывать оживленный интерес исследователей. На сегодняшний день это самый мощный из известных эндогенных вазоконстрикторов, который принимает также активное участие в разнообразных физиологических и патологических процессах [2, 14, 23]. Эндотоксин, цитокины, тромбин и другие вещества, в избытке образующиеся при синдроме системного воспалительного ответа (ССВО), стимулируют продукцию ЭТ-1 эндотелиальными и эпителиальными клетками легких [10, 14]. В связи с тем, что легкие в значительной мере отвечают за синтез и клиренс ЭТ-1, его содержание в них нарастает быстрее, чем в других органах [9, 18]. Избыточное поступление и выработка ЭТ-1 приводят к развитию легочной гипертензии и, возможно, к нарушению микрососудистой проницаемости, которые в свою очередь способствуют развитию острого повреждения легких [11, 20]. Вовлеченный в сложные взаимодействия медиаторов и цитокинов воспаления, ЭТ-1 может вносить свой вклад в развитие острого повреждения легких (ОПЛ) и наиболее тяжелой его формы — острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС).
Клинические исследования выявили, что у больных с ОПЛ и ОРДС концентрация ЭТ-1 в плазме имеет достоверную отрицательную корреляцию с сердечным индексом и индексом оксигенации (PaO2/FiO2). Напротив, положительная корреляция наблюдается с давлением в легочной артерии и индексом соотношения сопротивлений в легочной и системной циркуляции [8, 9]. Кроме того, при ряде критических ситуаций повышение концентрации ЭТ-1 может быть маркером неблагоприятного исхода заболевания [13, 15]. Однако, согласно изученным нами литературным данным, взаимосвязь между изменением плазменной концентрации ЭТ-1, накоплением внесосудистой воды легких (ВСВЛ) и ухудшением общего состояния у больных с ОПЛ не была исследована.
Одним из ключевых признаков ОПЛ при сепсисе является повышение проницаемости сосудистого русла легких и накопление ВСВЛ с развитием интерстициального отека [4, 5]. Тем не менее роль ЭТ-1 в развитии некардиогенного отека легких при сепсисе остается невыясненной. В связи с этим целью нашего исследования было изучение концентрации циркулирующего в плазме венозной крови ЭТ-1 у пациентов различных групп. Дополнительно были исследованы роль медиатора при сепсисиндуцированном ОПЛ и возможный вклад ЭТ-1 в процесс накопления ВСВЛ.
Методика
В проспективное обсервационное исследование было включено 66 взрослых пациентов (средний возраст (51,9 ± 1,9) года; 36 мужчин и 30 женщин), госпитализированных за период 2002 — 2004 годов в отделение реанимации и интенсивной терапии МУ «Первая городская клиническая больница» г. Архангельска. В соответствии с утвержденными на конференции обществ ACCP/SCCM [5] международными критериями обследуемые были распределены в следующие группы: пациенты с ССВО неинфекционной этиологии (n = 11, группа ССВО), пациенты с сепсисом без органной дисфункции (n = 10, группа С), больные с тяжелым сепсисом (n = 45, группа ТС).
Группа ССВО представлена пациентами с тяжелой сочетанной травмой, неинфекционными заболеваниями ЖКТ (кровотечение, ущемление грыжи), а также нарушениями метаболического и токсического генеза. В состав группы ТС были включены больные с септическим шоком и/или сепсисиндуцированным ОПЛ. Концентрация ЭТ-1 в плазме крови была определена у всех пациентов, включенных в исследование, а также у здоровых добровольцев (ЗД), не имеющих в анамнезе заболеваний сердечно-сосудистой или дыхательной системы (n = 14, группа ЗД; средний возраст (34,7 ±3,1) года).
В группах С и ТС концентрация ЭТ-1 в плазме крови определялась на первые, третьи, пятые и седьмые сутки с момента госпитализации. В группах ССВО и ЗД измерение ЭТ-1 производили однократно в первые сутки исследования. Для определения плазменной концентрации ЭТ-1 венозная кровь забиралась в пробирки с консервантом (EDTA) и центрифугировалась при 3000xg\ После центрифугирования отделенная плазма немедленно замораживалась при —50 °С. Для количественного анализа содержания ЭТ-1 был использован иммунофлюоресцентный метод (стандартный набор реактивов QuantiGlo QET00; R&D Systems, США). Определение концентрации ЭТ-1 в плазме было выполнено в отделении биохимии Университета Тромсе. Суммарно выполнено 207 измерений.
У 18 пациентов группы ТС с диагностированным септическим шоком, осложненным ОПЛ/ОРДС, проводилось измерение содержания жидкости в интер-стиции легких (индекс внесосудистой воды легких — ИВСВЛ), а также мониторинг показателей центральной и легочной гемодинамики методом транспульмональной изолированной термодилюции (монитор PiCCO, Pulsion Medical Systems, Мюнхен, Германия).
Для статистического анализа данных мы использовали t-тест Стьюдента и %2-тест. Нормальность распределения данных подтверждена в тесте Колмогорова-Смирнова; данные представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего (M ± m). Значение p < 0,05 рассматривалось как статистически значимое.
Результаты исследования
Основные характеристики пациентов (возраст, пол, тяжесть состояния, которая оценивалась по шкалам SAPS II и SOFA, бактериальные посевы, 28-дневная летальность) представлены в таблице. Согласно результатам оценки по шкалам SAPS II и SOFA, наибольшей тяжестью отличалось состояние больных группы ТС. Соответственно в этой же группе наблюдался наибольший уровень летальности (см. таблицу).
Клинические характеристики пациентов по группам
Характеристика ССВО (n = 11) Сепсис (n = 10) Тяжелый сепсис (n=45)
Возраст, лет 49,5±6,0 43,4±4,1 55,1 ±2,18
Пол (М/Ж) 2/9 5/5 29/16
SAPS II, день 1-й, балл 29,3±7,2 27,4±1,7* 55,1±2,5
SOFA, день 1-й, балл — 3,0±0,7* 10,0±0,6
Первичная патология (терапевтическая/ хирургическая) 5/6 5/5 20/25
Исходное нарушение:
патология легких Нет 4 20
патология почек Нет 1 5
патология органов ЖКТ Нет 4 18
мягкие ткани 5 1 2
множественная травма 3 Нет Нет
метаболические/интоксикации 3 Нет Нет
обширное вмешательство
Положительные результаты посевов Нет 4 (40 %) 30 (67 %)
Летальность 2 (18 %) 0 (0 %)* 27 (60 %)
Примечание. * — p < 0,05 между группами С и ТС.
В первые сутки исследования плазменная концентрация ЭТ-1 в группе ТС была на 160 % выше, чем в группе ЗД (р = 0,0001) и на 120 % выше, чем в группе С (р = 0,002) (рис. 1). К седьмым суткам исследования этот показатель в группе ТС снизился на 57 % (р < 0,004 по сравнению с первыми сутками) (рис. 2). На протяжении первых пяти суток исследования концентрация ЭТ-1 в группе ТС была выше по сравнению с группой С (р < 0,02).
ЗД ССВО с тс
Рис. 1. Плазменная концентрация эндотелина-1 в группах пациентов в первый день исследования Примечания: * — р < 0,01 между группами ЗД и ТС; | — р < 0,01 между группами С и ТС.
В группе ТС, где проводился инвазивный мониторинг гемодинамики, не было выявлено корреляции между концентрацией ЭТ-1 и исследованными пока-
зателями (ИВСВЛ, сердечный выброс и периферическое сосудистое сопротивление).
Рис. 2. Динамика концентрации эндотелина-1 в группах пациентов с сепсисом и тяжелым сепсисом Примечания: * — р < 0,05 в группе ТС при сравнении с днем 1; f — р < 0,05 между группами Си ТС.
В группе ТС повышение ИВСВЛ (> 7 мл/кг) было отмечено у 11 (63 %) пациентов с ОПЛ. В первые сутки исследования содержание ЭТ-1 в плазме было достоверно выше в подгруппе больных ТС с ИВСВЛ > 7 мл/кг (принятая верхняя граница нормальных значений) по сравнению с больными, у которых ИВСВЛ был ниже 7 мл/кг (рис. 3).
ИВСВЛ < 7 мл/кг ИВСВЛ > 7мл/кг
Рис. 3. Концентрация эндотелина-1 и индекс внесосудистой воды легких
Примечание. * — р < 0,01 при сравнении подгрупп пациентов с ИВСВЛ < 7 мл/кг и ИВСВЛ > 7 мл/кг.
Следует отметить, что на пятые сутки исследования у пациентов, которые впоследствии имели неблагоприятный исход, наблюдалась тенденция к повторному пиковому повышению концентрации ЭТ-1. В группе ТС выявлена отрицательная корреляция между концентрацией ЭТ-1 и индексом оксигенации Ра02/ FiO2 (п = 18; г = -0,49; р = 0,04) (данные не представлены).
Обсуждение результатов
Полученные нами данные свидетельствуют о значимом повышении концентрации в плазме крови ЭТ-1 при таких состояниях, как ССВО, сепсис и тяжелый
сепсис. Наблюдавшаяся динамика плазменной концентрации ЭТ-1 в группах С и ТС может отражать постепенное уменьшение синтеза этого медиатора в ходе септического процесса. Эти результаты соответствуют данным, полученным другими исследователями [3,
13, 17, 22].
В экспериментальных исследованиях было показано, что такие неспецифические медиаторы воспаления, как фактор некроза опухолей-альфа (TNF-a) и провоспалительные интерлейкины, могут стимулировать выработку ЭТ-1 при сепсисе. Вместе с тем синтез ЭТ-1 может нарастать при травматических поражениях, ожогах, тканевой ишемии, гипоксии и прочих стрессовых состояниях, имеющих неинфекционную этиологию [7, 18]. В нашем исследовании у ряда больных с ССВО на фоне тяжелой травмы и ожогов отмечалось значимое повышение концентрации ЭТ-1 по сравнению с больными с локализованными инфекционными процессами и сепсисом без органной дисфункции. Это может объясняться выраженной активацией эндотелия и повышением синтеза ЭТ-1 при ССВО, сопровождающимися развернутой картиной полиор-ганной недостаточности [3].
Основной находкой исследования стало выявление повышенной концентрации циркулирующего в плазме крови ЭТ-1 при параллельном увеличении содержания ВСВЛ и ухудшении оксигенации в группе больных с тяжелым сепсисом. Эта закономерность подтверждается данными других исследователей [13, 15]. В экспериментальных исследованиях на модели эндо-токсинстимулированного ОПЛ неселективная блокада рецепторов ЭТ-1 корригировала легочную гипертензию, улучшала газообмен и снижала содержание внесосудистой легочной воды [6, 12]. Эти данные также являются косвенным подтверждением вовлечения ЭТ-1 в патогенез острого повреждения легких.
В экспериментальных исследованиях было показано, что ЭТ-1 свойственен ультракороткий период по-лужизни (около 1 мин) и большой объем распределения — (34,9 ± 4,5) л/кг [1, 16]. При первом прохождении после внутривенного введения ЭТ-1 на 90 % адсорбируются легкими [22], что указывает на высокий и органоспецифичный метаболизм медиатора. Известно также, что ЭТ-1 секретируется эндотелием в направлении, противоположном сосудистому просвету (в интерстиций). Следовательно, концентрация данного пептида в тканях всегда выше, чем в плазме [19]. Данные факты могут частично объяснять отсутствие в нашем исследовании корреляции между плазменной концентрацией ЭТ-1 и ИВСВЛ при тяжелом сепсисе.
Таким образом, ЭТ-1 является одним из основных медиаторов тяжелого сепсиса и может принимать участие в формировании сепсисиндуцированного отека легких. Полученные результаты указывают на возможную прогностическую роль ЭТ-1 при тяжелом сепсисе и перспективность исследования эффективности блокаторов ЭТ-1 при осложнении этого критического состояния острым повреждением легких.
Список литературы
1. Anggard E. The fate of radioiodinated endothelin-1 and endothelin-3 in the rat / E. Anggard, S. Galton, G. Rae et al. // J. Cardiovasc. Pharmacol. — 1989. — Vol. 13. — P. S46—S49.
2. Battistini B. Growth regulatory properties of endothelins / B. Battistini, P Chailler, P D’Orleans-Juste et al. // Peptides. — 1993. — Vol. 14. — P 385—399.
3. Boldt J. Alterations in circulating vasoactive substances in the critically ill: A comparison between survivors and nonsurvivors / J. Boldt, T. Menges, D. Kuhn et al. // Intensive Care Med. — 1995. — Vol. 21. — P 218—225.
4. Bone R. C. American College of Chest Physicians/ Society of Critical Care Medicine Consensus Conference: definitions for sepsis and organ failures and guidelines for the use of innovative therapies in sepsis / R. С. Bone, R. A. Dalk, F. B. Cerra et al. // Crit. Care Med. — 1992.
— Vol. 20. — P 864—874.
5. Bone R. C. The pathogenesis of sepsis / R. C. Bone //
Ann. Intern. Med. — 1991. — Vol. 115. — P. 457—469.
6. Carpenter T. C. Endothelin receptor blockade decreases lung water in young rats exposed to viral infection and hypoxia / T. C. Carpenter, R. Kurt, K. R. Stenmark // Am. J. Physiol. Lung. Cell Mol. Physiol. — 2000. — Vol. 279.
— P L547—L554.
7. Cunningham M. E. Endothelin-1 and endothelin-4
stimulate monocyte production of cytokines / M. E. Cunningham, M. Huribal, R. J. Bala et al. // Crit.
Care Med. — 1997. — Vol. 25. — P 958—964.
8. Druml W. Endothelin-1 in adult respiratory distress syndrome / W. Druml, H. Steltzer, W Waldhausl et al. // Am. Rev. Respir. Dis. — 1993. — Vol. 148. — P 1 169—1 173.
9. Fagan K. A. Role of endothelin-1 in lung disease / K. A. Fagan, I. F. McMurtry, D. M. Rodman // Respir. Res.
— 2001. — Vol. 2. — P 90—101.
10. Filep J. G. Endothelin peptides: Biological actions and pathophysiological significance in the lung / J. G. Filep // Life Sci. — 1993. — Vol. 52. — P 119—133.
11. Helset E. Endothelin-1-induced increases in microvascular permeability in isolated, perfused rat lungs require leukocytes and plasma / E. Helset, J. Kjaeve, A. Hauge // Circ. Shock. — 1993. — Vol. 39. — P 15—20.
12. Kuklin V. N. Novel endothelin receptor antagonist attenuates endotoxin-induced lung injury in sheep / V N. Kuklin, M. Y. Kirov, O. V Evgenov et al. // Crit. Care Med. — 2004. — Vol. 32 — P 766—773.
13. Langleben D. Endothelin-1 in acute lung injury and the adult respiratory distress syndrome / D. Langleben, M. DeMarchie, D. Laporta et al. // Am. Rev. Respir. Dis.
— 1993. — Vol. 148. — P 1646—1650.
14. McMillen M. A. Endothelins: Polyfunctional cytokines / M. A. McMillen, B. E. Sumpio // J. Am. Coll. Surg. — 1995. — Vol. 180. — P 621—637.
15. Mitaka C. Circulating endothelin-1 concentrations in acute respiratory failure / C. Mitaka, Y. Hirata, T. Nagura et al. // Chest. — 1993. — Vol. 104. — P. 476—480.
16. Parker J. D. Human endothelin-1 clearance kinetics
revealed by a radiotracer technique / J. D. Parker, J. J. Thiessen, R. Reilly et al. // J. Pharmacol. Exp. Ther.
— 1999. — Vol. 289. — P. 261—265.
17. Sanai L. Endothelin production in sepsis and the adult respiratory distress syndrome / L. Sanai, W. G. Haynes, A. Mackenzie et al. // Intensive Care Med. — 1996. — Vol. 22. — P. 52—56.
18. Tschaikowsky K. Endothelin in septic patients: Effects on cardiovascular and renal function and its relationship to proinflammatory cytokines / K. Tschaikowsky, S. Sagner, N. Lehnert et al. // Crit. Care Med. — 20 0 0. — Vol. 28.
— P 1854—1860.
19. Wagner O. F. Polar secretion of endothelin-1 by cultured endothelial cells / O. F. Wagner, G. Christ, J. Wojta et al. // J. Biol. Chem. — 1992. — Vol. 267. — P 16066— 16068.
20. Wanecek M. The endothelin system in septic and endotoxin shock / M. Wanecek, E. Weitzberg, A. Rudehill et al. // Eur. J. Pharmacol. — 2000. — Vol. 407. — P 1 — 15.
21. Weitzberg E. Differences in vascular effects and removal of endothelin-1 in human lung, brain, and skeletal muscle / E. Weitzberg, G. Ahlborg, J. M. Lundberg // Clin. Physiol.
— 1993. — Vol. 13. — P. 653—662.
22. Weitzberg E. Elevated plasma levels of endothelin in patients with sepsis syndrome / E. Weitzberg, J. M. Lundberg, A. Rudehill // Circ. Shock. — 1991. — Vol. 33. — P. 222— 227.
23. Yanagisawa M. A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells / M. Yanagisawa, H. Kurihara, S. Kimura et al. // Nature. — 1988. — Vol. 332. — P. 411—415.
ENDOTHELIN-1 BY SEPSIS AND ACUTE LUNG DAMAGE
V. V. Kuzkov, M. Yu. Kirov, *M. A. Sovershaev,
E. V. Suborov, A. I. Lenkin, *V. N. Kuklin,
E. V. Nedashkovsky, *L. Ya. Bjertnes
Northern State Medical University, Arkhangelsk *Troms0 University, Norway
The prospective observational study has been carried out. The goal of it was to measure concentration of endothelin-1 (ET-1) in blood plasma and to evaluate content of pulmonary extra-vascular fluid (LEVF) in patients hospitalized in the departments of resuscitation and intensive care. It has been shown that ET-1 is one of the main mediators of serious sepsis and can participate in formation of sepsis-induced pulmonary edema. Determination of ET-1 concentration in plasma was carried out at the Department of Biochemistry Tromsm University.
Key words: extra-vascular pulmonary fluid, acute lung damage, pulmonary edema, transpulmonary thermodilution, endothelin-1.
