CC BY
56
№ 2 - 2013 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки УДК 616.017.4-099:615.246.2]-092
ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАКТИВНОСТЬ И АНТИОКСИДАНТНАЯ ЗАЩИТА
В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ЭНДОТОКСИКОЗА И ЕГО СОРБЦИОННОЙ КОРРЕКЦИИ
И. А. Сорока
ГВУЗ «Тернопольский государственный медицинский университет имени И.Я. Горбачевского» МЗ Украины (г. Тернополь, Украина)
Результаты исследования про- и антиоксидантной активности сыворотки крови подопытных животных в условиях хронического эндотоксикоза, индуцированного введением малых доз тетрахлорметана и бактериального липополисахарида E. coli, свидетельствуют о возникновении у них оксидативного стресса, вызывающего несостоятельность функционирования факторов иммунологической резистентности. Применение в качестве корригирующего средства углеродного сорбента Карболайн способствовало снижению активности прооксидантных процессов, оптимизации функционирования факторов антиоксидантной защиты, повышению активности клеточного звена иммунной системы и восстановлению баланса сывороточных иммуноглобулинов.
Ключевые слова: экспериментальный эндотоксикоз, гуморальный и клеточный
иммунитет, антиоксидантная система, сорбент.
Сорока Ирина Александровна — ассистент кафедры оториноларингологии, офтальмологии и нейрохирургии ГВУЗ «Тернопольский государственный медицинский университет имени И.Я. Горбачевского», рабочий телефон: 38 0352 27 33 47, e-mail: aniridiya@gmail.com
Введение. Серьезной проблемой современной клиники остается хронический эдотоксикоз (ЭТ), вызванный эндогенными токсинами — метаболически обоснованными и патологическими продуктами обмена. Синтез и метаболизм эндотоксинов происходит под контролем собственного генома, а их токсические свойства реализуются на биологической мишени, принадлежащей самому организму. Многие известные вещества, являясь естественными для организма метаболитами, в определенных
концентрациях обеспечивают поддержание гомеостаза, а при изменении их содержания вызывают повреждения различных органов и систем. Известны токсические эффекты повышенного содержания в крови продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), азотосодержащих веществ при уремии, глюкозы при гипергликемии и др. [1]. Проявления эндотоксикоза как типичного патологического процесса определяются органными и системными реакциями в организме пациента. Следует заметить, что механизмы цитотоксического повреждения как вследствие воздействия токсических продуктов ПОЛ, так и вследствие дисбаланса звеньев иммунологической реактивности тесно повязаны между собой, что обусловливает каскадность возникающих клеточных реакций, формирующих патологический процесс по типу «порочного круга» [2].
Исходя из вышеизложенного целью данного исследования стало изучение особенностей функционирования факторов иммунологической резистентности, интегральных показателей хронической интоксикации, основных маркеров про- и антиоксидантной систем организма подопытных животных в условиях хронического эндотоксикоза (ХЭ), а также возможности коррекции выявленных нарушений методом сорбционной терапии.
Материалы и методы исследования. Работа носила экспериментальный характер и была выполнена с использованием 60-ти лабораторных белых крыс. Дизайн экспериментального исследования в разделах выбора, содержания животных, моделирования патологического процесса и выведения их из эксперимента был создан в соответствии с принципами биоэтики, правилами GLP и соответствует этическим нормам «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях» СДСЕ № 123 [3]. Моделирование
ХЭ осуществляли введением тетрахлорметана (CCl4) и бактериального липополисахарида LPS E. coli 0111B4 (Sigma) по методике [4]. Подопытных животных выводили из эксперимента через 30 суток после начала моделирования патологического процесса, не ранее, чем через 48 часов после последней манипуляции. Энтеросорбент Карболайн вводили животным ежедневно перорально, начиная с первого дня эксперимента, в суточной дозе 1 мл взвеси на физиологическом растворе (что соответствует чистой массе углеродного сорбента 0,2 г) на 100 г массы тела животного. Животным контрольной группы вводили аналогическое количество физраствора.
Выраженность эндогенной интоксикации определяли по эритроцитарному индексу интоксикации (ЭИИ), содержанию молекул средней массы (СМП), а именно их низко-и высокомолекулярных фракций с вычислением коэффициента среднемолекулярных пептидов (K = СМП2/СМП1, где СМП2 — СМП, определяемые при X = 280 нм; СМП1 — СМП, определяемые при X = 254 нм). Содержание сывороточных иммуноглобулинов (IgA, IgM, IgG, IgE) определяли с использованием полуавтоматического биохимического анализатора «Humalyser 2000» и наборов реактивов «Human» (Германия). Концентрацию циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) определяли по их преципитации с ПЭГ -6000. Фагоцитарную активность мононуклеаров крови определяли общепринятым методом. В сыворотке крови и гомогенате печени активность свободнорадикальных процессов изучали по изменению концентраций ТБК-активных продуктов. Изменения антиоксидантной активности (АОА) оценивали по активности Кат, пероксидазной активности крови (ПАК), концентрации церулоплазмина (ЦП) в сыворотке крови. В гомогенате печени исследовали активность супероксиддисмутазы (СОД), глутатионперокидазы (ГП), глутатионредуктазы (ГР) и концентрацию восстановленного глутатиона (ВГ). Полученный в результате проведенных исследований цифровой материал был систематизирован и обработан методом вариационной статистики с применением программы «Microsoft Exel 6,0».
Результаты исследований и их обсуждение. ХЭ приводит к увеличению в крови подопытных животных содержания фракции СМП с большей молекулярной массой, которые являются продуктами деградации белков-ферментов, нуклеотидов и структурных белков. Отмечено достоверное увеличение Ксмп у животных со смоделированным эндотоксикозом на 15,3 % по сравнению с контрольной группой, что свидетельствует о существенном увеличении как цепочных, так и ароматических остатков в составе пептидных компонентов СМП. Применение углеродного сорбента Карболайн способствовало снижению данного показателя за счет уменьшения содержания в крови как СМП2, так и СМП1, однако этот показатель превышал аналогичный в группе животных контрольной группы.
Таблица 1
Маркеры эндогенной интоксикации в группах подопытных животных
Показатель/объект исследования Г руппы животных
Контроль СС14 + ЬР8 СС14 + LPS + Карболайн
СМП1 0,50 ± 0,02 0,85 ± 0,06 *** 0,55± 0,03 ###
СМП2 0,49 ± 0,03 0,96 ± 0,08 *** 0,56 ± 0,02 ###
КСМП 0,98 ± 0,01 1,13 ± 0,03 * 1,02 ± 0,02
ЭИИ, % 44,1 ± 1,1 93,1 ± 1,5 *** 56,2 ± 2,1 ##
Примечание. Здесь и в последующих таблицах: * — разница достоверна по сравнению с показателями контрольной группы (*— р < 0,05; ** — р < 0,01; *** — р < 0,001); # — разница достоверна по сравнению с показателями группы, получавшей корригирующее вещество (#— р < 0,05; ## — р < 0,01; ### — р < 0,001)
Контроль состояния антиоксидантной защиты определяется показателями содержания и активности антиперекисных ферментов — СОД, Кат, ГП, ГР, ЦП, ВГ, уровень которых существенно изменяется в динамике развития патологического процесса [5]. В условиях экспериментального ХЭ нами отмечено достоверное возрастание концентраций МДА и ДК, что свидетельствует о выраженной активизации процессов ПОЛ. Одновременно установлено существенное снижение активности СОД, ГП, ГР и ПАК, а также уменьшение концентраций ВГ и Кат (в ткани печени). Следует отметить, что концентрации Кат и ЦП в сыворотке крови возрастали. Такая динамика изменений этих показателей может служить маркером цитолиза гепатоцитов при действии повреждающих агентов (табл. 2). Снижение активности СОД, Кат и ГП свидетельствует о недостаточной активности антиоксидантной защиты, что закономерно приведет к накоплению в крови и тканях большого количества токсичных катаболитов, способных вызывать реакции со стороны иммунной системы [6].
Показатели активности липопероксидации и антиоксидантной защиты при ХЭ и его
сорбционной коррекции (М ± т)
Показатель/объект исследования Г руппы животных
Контроль СС14 + ЬР8 СС14 + LPS + Карболайн
Кат, мкат/л (печень) 0,533 ± 0,015 0,393 ± 0,005*** 0,456 ± 0,011##
Кат, мкат/кг (кровь) 2,928 ± 0,295 4,762 ± 0,304*** 3,452 ± 0,145##
ПАК, мкмоль/(мин-л) 4,125 ± 0,145 1,985 ± 0,085*** 2,478 ± 0,006###
Церулоплазмин, мг/л 22,94 ± 1,24 33,60 ± 1,15*** 24,23 ± 0,53###
СОД, усл.ед/мг 3,185 ± 0,164 1,779 ± 0,292** 2,785 ± 0,154#
ВГ, ммоль/г 2,97 ± 0,06 1,44 ± 0,11*** 2,45 ± 0,04###
ГП, ммоль/(мин-кг) 0,232 ± 0,021 0,142 ± 0,010*** 0,184 ± 0,014
ГР, ммоль/(мин-кг) 0,098 ± 0,003 0,078 ± 0,002*** 0,090 ± 0,004#
МДА, мкмоль/кг 3,18 ± 0,14 6,42 ± 0,16*** 4,56 ± 0,21##
ДК, усл.ед/г 0,99 ± 0,01 2,33 ± 0,04*** 1,56 ± 0,03#
Исследование гуморального звена иммунной системы установило существенное возрастание концентраций сывороточных иммуноглобулинов в условиях ХЭ, а также увеличение содержания ЦИК (табл. 3). Сформированные ИК стимулируют кининовую систему, взаимодействуют с тромбоцитами, способны откладываться в периваскулярных зонах тканей и вызывать развитие воспалительных поражений стенок сосудов, а также их облитерацию. Длительная персистенция ИК в крови вызывает как локальное (по типу феномена Артюса), так и системное поражение сосудистых и тканевых структур.
Одним из механизмов, содействующих длительной циркуляции ИК и их накоплению в тканях, является нарушение функционирования фагоцитирующих клеток, в первую очередь фиксированных макрофагов печени. В условиях смоделированной патологии выявлено достоверное уменьшение активности элиминирования ИК как за счет снижения количества фагоцитирующих мононуклеаров крови, так и за счет выраженного уменьшения их поглотительной способности (табл. 3).
Параметры иммунологической реактивности белых крыс при экспериментальном
эндотоксикозе и его коррекции (М ± т)
Показатель/объект исследования Г руппы животных
Контрольная группа CCI4 + LPS CCI4 + LPS + Карболайн
ЦИК, усл. ед. 75,7 ± 3,4 188,7 ± 9,9*** 106,3 ± 8,1###
^А, г/л 1,58 ± 0,03 1,873 ± 0,011*** 1,698 ± 0,007
^М, г/л 0,504 ± 0,012 1,098 ± 0,012*** 0,698 ± 0,013###
г/л 10,05 ± 0,15 21,76 ± 0,068*** 12,56 ± 0,42###
^Е, г/л 1,24 ± 0,02 2,64 ± 0,08 1,88 ± 0,05###
ФАЛ:
ФЧ 3,54 ± 0,02 2,3 ± 0,06*** 3,02 ± 0,02###
% ФЛ 34,79 ± 0,12 23,06 ± 0,96*** 29,56 ± 0,45###
Отмечено положительное влияние энтеросорбента Карболайн на показатели активности антиоксидантной защиты и иммунологической реактивности организма белых крыс при ХЭ. В первую очередь это связано с выраженным гепатопротекторным эффектом за счет снижения скорости образования продуктов окислительного метаболизма свободнорадикальной природы. Уменьшение количества продуктов ПОЛ способствует восстановлению сбалансированного функционирования антирадикальной защиты. Второй вероятный механизм эффективности сорбционной терапии Карболайном связан с адсорбированием ИК, что способствует восстановлению микроциркуляции и уменьшению выраженности локальных воспалительных процессов в тканях.
Выводы
1. Активизация процессов свободнорадикального окисления, повышенное накопление в крови его токсичных метаболитов, дисбаланс ферментативного и неферментативного звеньев антиоксидантной системы (АОС) способствуют развитию токсемии и генерализации патологического процесса.
2. Патогенетическими механизмами поражения органов и систем организма в условиях ХЭ являются нарушение белкового и липидного обмена, увеличение содержания эндогенных токсинов, деструкция клеточных и цитоплазматических мембран и нарушение интрацелюллярного гомеостаза; изменения иммунологической реактивности с увеличением количества ЦИК, накопление которых в периваскулярных зонах и сосудах гемомикроциркуляторного русла ухудшает кровоснабжение внутренних органов и способствует возникновению в них ишемических и некробиотических явлений.
3. Применение углеродного сорбента Карболайн способствует снижению токсической и метаболической нагрузок на органы экскреции и детоксикации, корригирует процессы обмена веществ, способствует восстановлению гематоэнтерального барьера, положительно влияет на клеточный и гуморальный иммунитет и устраняет аллергические реакции, что позволяет значительно уменьшить степень тяжести патологического процесса и избежать его хронизации и сопутствующих осложнений.
1. Дубовая А. В. Экзогенная и эндогенная интоксикация. Функциональная система детоксикации. Методы активной детоксикации / А. В. Дубовая // Здоровье ребенка. — 2011. — № 5 (32). — С. 93-96. — Режим доступа : www.pediatric.mif-ua.com
2. Шифрин Г. А. Пособие по интегративной медицине / Г. А. Шифрин. — Киев : Изд-во И. Ю. Максимов, 2004. — 168 с.
3. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. — Council of Europe, Strasbourg, 1986. — 56 p.
4. Новочадов В. В. Эндотоксикоз : моделирование и органопатология / В. В.
Новочадов, В. Б. Писарев. — Волгоград : Изд-во ВолГМУ, 2005. — 240 с.
5. Гуніна Л. М. Оксидативний стрес і його роль в канцерогенезе / Л. М. Гуніна, С. А. Олійник // Фізіологічний журнал. — 2006. — Т. 52, № 4. — С. 78-88.
6. Казимирко В. К. Антиоксидантная система и ее функционирование в организме человека / В. К. Казимирко, В. И. Мальцев // Здоров’я України. — 2007. — № 5. — С.15-24.
IMMUNOLOGICAL REACTIVITY AND ANTIOXIDANT PROTECTION IN AT EXPERIMENTAL ENDOTOXICOSIS AND ITS GETTER
CORRECTION
I. A. Soroka
SHPE «Ternopil state medical university n. a. I. Y. Gorbachevsky» of Ministry of Health of the
Ukraine (Ternopol, the Ukraine)
The results of the research on pro — and antioxidant activity of blood serum at experimental animals at chronic endotoxicosis, induced by introduction of small doses of tetrachlormethane and bacterial lipopolysaccharide E. coli, testify the emergence of oxidative stress which causes the insolvency of functioning of immunological resistance factors. Application of Carboline carbon sorbent as corrective mean promoted decrease in activity of pro-oxidatic processes, optimization of functioning of antioxidant protective factors, increase in activity of cellular link of immune system and restoration of balance of serumal immunoglobulins.
Keywords: experimental endotoxicosis, humoral and cellular immunity, antioxidant system, sorbent.
About authors:
Soroka Irina Aleksandrovna — assistant of otorhinolaryngology, ophthalmology and neurosurgery chair at SHPE «Ternopil state medical university n. a. I. Y. Gorbachevsky», office phone: 38 0352 27 33 47, e-mail: aniridiya@gmail.com
List of the Literature:
1. Dubov A. V. Exogenetic and endogenous intoxication. Functional system of detoxication. Methods of an active detoxication / A. V. Dubovaya // Health of the child. — 2011. — № 5 (32). — P. 93-96. — Access mode: www.pediatric.mif-ua.com
2. Shiphrin G. A. Guidance on integrative medicine / G. A. Shiphrin. — Kiev: Publishing house of I. Y. Maksimov, 2004. — 168 P.
3. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. — Council of Europe, Strasbourg, 1986. — 56 p.
4. Novochadov V. V. Endotoxicosis: modeling and organopathology / V. V. Novochadov, V. B. Pisarev. — Volgograd: Publishing house of VOLSMU, 2005. — 240 P.
5. Gunina L. M Oxidative stress and its role in carcinogenesis / L. M. Gunina, S. A. Oleynik // Physiological magazine. — 2006. — V. 52, № 4. — P. 78-88
6. Kazimirko V. K. Antioxidant system and its functioning in human body / V. K. Kazimirko, V. I. Maltsev // Health of the Ukraine. — 2007. — № 5. — P. 15-24.
