CC BY
76
УДК 661.183:661.666.1 В. Т. ДОЛГИХ
Л. Г. ПЬЯНОВА В. А. ЛИХОЛОБОВ Т. И. ДОЛГИХ Н. И. ТАРАН С. М. ХВОСТУНЦЕВ
Омский государственный медицинский университет
Институт проблем переработки углеводородов СО РАН, г. Омск
Клинический диагностический центр, г. Омск
Омский областной клинический онкологический диспансер
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ ПРИ КРИТИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЯХ ОРГАНИЗМА_
На первом этапе обследовано и пролечено 58 больных, оперированных по поводу опухолей брюшной полости. У 28 пациентов послеоперационный период осложнился разлитым гнойным перитонитом, поэтому в состав комплексной терапии этой группы больных было включено 1 — 2 сеанса гемосорбции. Использован углеродный сорбент в стерильном физиологическом растворе ВНИИТУ-1, отмеченный золотой медалью Международного салона инноваций и инвестиций, мезопористый характер поверхности которого позволяет удалять из организма человека токсичные вещества низкой и средней молекулярной массы. Сеансы гемосорбции существенно уменьшали гематологические, иммунологические и биохимические нарушения, что в конечном итоге в 3,7 раза снизило летальность в раннем послеоперационном периоде. Второй этап исследований предусматривал разработку формованного селективного углеродного сорбента на основе ВНИИТУ-1, способного избирательно сорбировать из сыворотки крови провоспалительные цитокины.
Ключевые слова: углеродные гемосорбенты, разлитой гнойный перитонит, провоспа-лительные цитокины.
Материалом для стендовых испытаний служила плазма крови, полученная при проведении плазма-фереза у 15 больных острым панкреатитом, осложнившимся панкреонекрозом и разлитым гнойным перитонитом. В плазме крови до и после сорбции определяли содержание ТЫБ-а, 1Ь-1*, 1Ь-4 и 1дА. Установлено, что модифицированный гемосорбент ВНИИТУ-1-ПВП по сорбционной способности и селективности существенно превосходит немодифици-рованный ВНИИТУ-1. Это касается провоспалитель-ного цитокина 1Ь-1*: его концентрация уменьшилась в 33,5 раза, а ТЫБ-а практически не определялся. Уровень противовоспалительного цитокина — 1Ь-4 почти в два раза превышал аналогичный показатель в сыворотке крови, пропущенной через ВНИИТУ-1. Содкржание 1дА практически не менялось.
В последние годы как в России, так и за рубежом большое внимание уделяется изучению механизмов формирования критических состояний — тех состояний, при которых возникает необходимость коррекции функций и даже замены их в общей системе интенсивного лечения [1]. При таких критических
состояниях, как сепсис, перитонит, панкреонекроз, политравма, шоки различной этиологии, наблюдается обширный комплекс патологических синдромов: гипоэргоз, гипоксия, ишемия, эндотоксикоз, ацидоз, оксидативный стресс, кальциевый и кислородный парадокс и др., которые, если их не корригировать, в конечном итоге приводят к летальному исходу [2, 3]. Среди этих синдромов особого внимания заслуживает эндотоксемия. Когда традиционные методы купирования эндотоксикоза, аутоиммунного или иммунокомплексного процесса становятся несостоятельными и перестают быть эффективными, то прибегают к экстракорпоральным методам активной гемокоррекции и эфферентной терапии.
Однако многие современные сорбенты имеют невысокую сорбционную активность по отношению к токсичным веществам белковой природы [4]. Основные недостатки сорбентов, связанные с их текстурой и химической природой поверхности, ограничивают возможности их применения, в частности, для сорбционной медицины, протеомики, медицинской диагностики и других целей [5]. Изменение
пористой структуры сорбентов и ее регулирование до недавнего времени чаще всего проводили методом «геометрической» модификации материалов, что снижает прочность гранул сорбента, нередко приводит к их разрушению и возможному пылеотделению в кровеносное русло [4]. Выбор сорбента с той или иной пористой структурой позволяет в известной степени влиять на избирательность сорбции различных токсинов и предопределять их терапевтический эффект.
Повысить избирательность сорбции по отношению к белковым соединениям можно также путем химического модифицирования поверхности сорбентов. При этом возрастает их гидрофильность, что является в целом положительным эффектом [6 — 8]. Известно, что гидрофобность материала затрудняет сорбцию белков и может повлиять на конформацию белковых молекул. На сегодня остается актуальной проблемой повышение эффективности сорбции токсичных веществ определенной природы. С этой целью разрабатываются формованные углеродные сорбенты, модифицированные поливинилпирроли-доном, эффективные при гнойно-воспалительных процессах.
Цель исследования — разработка и оценка эффективности применения обычных и формованных углеродных сорбентов в комплексной терапии больных, находящихся в критическом состоянии.
Материал и методы исследования. Исследование проведено в два этапа. На первом этапе обследовано и пролечено 2 группы больных (n = 58), оперированных по поводу опухолей брюшной полости и находившихся в реанимационном отделении Омского областного клинического онкологического диспансера. Послеоперационный период осложнился развитием разлитого гнойного перитонита. Пациенты I группы (n = 30; средний возраст 61,6±3,8 лет) получали стандартный комплекс послеоперационного лечения, пациентам II группы (n = 28; средний возраст 64,3±4,2 лет) в состав комплексной терапии включали 1—2 сеанса гемосорбции, используя углеродный сорбент в стерильном физиологическом растворе ВНИИТУ-1, отмеченный золотой медалью Международного салона инноваций и инвестиций, мезопо-ристый характер поверхности которого позволяет удалять из организма человека токсичные вещества низкой и средней молекулярной массы. Он имеет ряд преимуществ по сравнению с другими сорбентами: высокую степень химической чистоты; минимальное содержание примесей; нетоксичность; большую механическую прочность и гладкий рельеф поверхности гранул; отсутствие пылеобразования (выделения ультрадисперсных частиц); гемосовме-стимость; инертность по отношению к форменным элементам крови. Степень выраженности эндотоксе-мии оценивали по величине лейкоцитоза, лейкоцитарному индексу интоксикации (ЛИИ). Уровень иммуноглобулинов А, М и G в сыворотке крови определяли на анализаторе Turbox plus количественным нефелометрическим способом. Содержание туморнекротического фактора (TNF-a) определяли с помощью реагентов ProCon TNF-a, а интерлей-кина-6 (IL-6) — с помощью ProCon IL-6. До и после сеансов гемосорбции на гемоанализаторе исследовали содержание эритроцитов, лейкоцитов, а на биохимическом анализаторе — концентрацию глюкозы, белка, билирубина, мочевины и креатинина.
Второй этап исследований предусматривал разработку формованного селективного углеродного сорбента на основе ВНИИТУ-1, способного избира-
тельно сорбировать из сыворотки крови провоспали-тельные цитокины, и проведение стендовых испытаний. В Центральной научно-исследовательской лаборатории и на кафедре патофизиологии с курсом клинической патофизиологии Омского государственного медицинского университета проведены стендовые испытания по оценке сорбционной способности ВНИИТУ-1 и ВНИИТУ-1, модифицированного полимером аминокапроновой кислоты (ВНИИТУ-1-ПВП). Материалом служила плазма крови, полученная при проведении плазмафереза у 15 больных острым панкреатитом, осложнившимся панкреонекрозом и разлитым гнойным перитонитом, при проведении их лечения в отделении гравитационной хирургии больницы скорой медицинской помощи № 1. Перфузию плазмы крови проводили с помощью аппарата «Унирол-1» через колонки объемом 10 см3, заполненные сорбентом, со скоростью 15 мл/мин при соотношении «плазма/сорбент» — 10/1. В целом через колонку пропускалось 50 мл плазмы. В плазме крови до и после сорбции определяли содержание таких провоспалительных цито-кинов, как TNF-a, IL-1 b и IL-4, и уровень IgA.
При анализе результатов исследования использованы методы описательной и вариационной статистики. На первом этапе определяли основные статистические характеристики изучаемых параметров, затем проводили тест на нормальность распределения. Поскольку было выявлено нормальное или близкое к нормальному распределению параметров в вариационных рядах и равенство дисперсий распределения признаков в двух сравниваемых группах, то использовали параметрическую статистику: M — выборочное среднее, STD — выборочное стандартное отклонение, р — достигнутый уровень значимости. Критическим уровнем значимости при проверке статистических гипотез принимали равным р = 0,05. Статистическую обработку полученных данных осуществляли с применением пакета прикладных программ STATISTICA 6.0, стандартных математических таблиц Microsoft Excel.
Результаты и их обсуждение. Включение гемо-сорбента ВНИИТУ-1 в комплексную терапию перитонита у онкологических больных сопровождалось увеличением содержания гемоглобина, тромбоцитов, моноцитов, лимфоцитов и уменьшением выраженности лейкоцитоза, уровня мочевины, содержания TNF-a, значения тимоловой пробы, активности АлАТ и диастазы (табл. 1). Эффективность гемосорбции достигала 85,8 %. Показатель « снижение относительного риска» по летальности возрастал до 73 %, что соответствует клинически значимому эффекту. Показатель « снижение относительного риска» по выживаемости достигал 84 %, что также соответствует клинически значимому эффекту. Летальность уменьшилась с 53,3 % (I группа) до 14,2 % (II группа), а причинами смерти послужили полиорганная недостаточность и острая сердечно-легочная недостаточность.
В Институте проблем переработки углеводородов СО РАН разработан комплекс методов химической функционализации поверхности углеродных сорбентов с прочным закреплением азот- и кислородсодержащих групп с целью придания им избирательного характера сорбции токсических веществ белковой природы. Использованы различные модификаторы. Наибольший интерес представляют сорбенты, модифицированные полимерами аминокапро-новой кислоты и смеси адипиновой кислоты с эти-ленгликолем. Выбор модификатора обусловлен при-
Таблица 1
Влияние гемосорбента ВНИИТУ-1 на изменение гематологических, биохимических и иммунологических показателей у онкологических больных с разлитым гнойным перитонитом (М ± STD)
Изучаемый показатель До сорбции После сорбции
Эритроциты, 1012/л 3,0±0,3 3,8±0,4*
Гемоглобин, г/л 105±7,2 121 ±6,5
Тромбоциты, 109/л 280±20 255±17
Лейкоциты, 109/л 9,8±0,5 6,7±0,4*
ЛИИ, усл. ед. 14,0±4,0 1,1 ±0,2*
Глюкоза, ммоль/л 6,6±0,55 4,7±0,32*
Белок общий, г/л 59,0±2,9 64±2,1
Билирубин общий, ммоль/л 12,0±0,95 8,7±1,02*
Мочевина, ммоль/л 10,5±0,9 5,4±0,4*
Креатинин, мкмоль/л 155,0±11,6 96 ±6,5*
Т№-а, пг/мл 59 ±3,1 10,5±0,8*
1Ь-6, пг/мл 24±3,0 5,9±0,4*
1дА, г/л 2,7±0,11 2,9±0,09
1дМ, г/л 1,0±0,06 1,1 ±0,07
!дС, г/л 7,5±0,08 16,3±0,94*
Примечание. * — <0,05.
Таблица 2
Эффективность использования сорбентов ВНИИТУ-1 и ВНИИТУ-1-ПВК (М ± STD)
Белки плазмы крови Содержание белков до сорбции, пг/мл Содержание белков после сорбции, пг/мл
ВНИИТУ-1 ВНИИТУ- 1-ПВП
IL-1ß, пг/мл 14,0 ± 3,4 13,4±3,9 0,4±0,8*"
IL-4, пг/мл 13,9 ± 6,0 6,5±4,0* 10,9±2,4
TNF-a, пг/мл 16,8 ± 4,0 16,4 ±2,1 0*"
IgA, пг/мл 1,2 ± 0,2 1,4±0,3 1,4±0,1
Примечание. * — р < 0,05 по отношению к исследуемым параметрам до сорбции;
— р < 0,05 при сравнении изучаемых параметров плазмы при использовании ВНИИТУ-1 и ВНИИТУ-1 -ПВК.
сутствием в составе аминокапроновои кислоты двух разных по природе функциональных групп гидрофильного характера (-СООН и ЫН2 — ), разделенных гидрофобной цепью (СН2)5. Бифункциональ-ность модифицирующего соединения создает условия для протекания реакции гомополиконденсации с образованием олигомерных и полимерных молекул, обладающих малой подвижностью и низкой растворимостью в воде. Это позволяет обеспечить постоянство химического состава поверхности модифицированного сорбента в процессе работы при контактах с плазмой крови. Важным моментом при модифицировании поверхности углеродного сорбента является «локальное» (островкое) покрытие полимерной пленкой.
Формованный сорбент ВНИИТУ-1-ПВП по техническим условиям (ТУ 9398-044-71069834-2013) является аналогом гемосорбента ВНИИТУ-1 (регистрационное удостоверение № ФСР2008/03492 от 25.09.2012). Поверхность формованного сорбента модифицирована поливинилпирролидоном (ПВП) методом пропитки раствором мономера с последующей его полимеризацией. Формованный сорбент ВНИИТУ-1-ПВП имеет форму цилиндра черного
цвета диаметром 3 мм, длиной от 15 до 25 мм с одним внутренним каналом. Удельная поверхность сорбента по адсорбции азота составляет не более 50 м2/г, массовая доля золы — не более 0,45 %, массовая доля общей серы — не более 0,30 %, прочность на раздавливание — не менее 20 кг/см2, рН 6,0 — 8,0, содержит на поверхности не менее 5,0 % ПВП. Сорбент стерилен, подвергнут паровой стерилизации при 134 °С и давлении 2 атм. в течение 45 минут. Сорбент апирогенен, нетоксичен: токсикологическое заключение (№ 2099.013П от 14.08.2013) выдано Испытательным лабораторным центром Федерального государственного бюджетного учреждения науки НИИ физико-химической медицины ФМБА России. Этим же НИИ проведена оценка результатов технических испытаний медицинского изделия: акт № 12.405 ОРТ/ 2013 от 26.08.2013.
Как следует из табл. 2, модифицированный сорбент (ВНИИТУ-1-ПВП) по сорбционной способности и селективности существенно превосходит не-модифицированный (ВНИИТУ-1). Это касается про-воспалительного цитокина 1Ь-1Р: его концентрация уменьшилась в 33,5 раза, а ТЫБ-а практически не определялся. Уровень противовоспалительного цито-
кина — 1Ь-4, почти в два раза превышал аналогичный показатель в сыворотке крови, пропущенной через ВНИИТУ-1. Уровень 1дА практически не менялся.
Выводы.
1. Клинические исследования по оценке эффективности использования углероднеого гемосорбента ВНИИТУ-1 в послеоперационном периоде у больных с разлитым гнойным перитонитом, оперированных по поводу опухолей брюшной полости, позволили в 3,7 раза снизить летальность в раннем послеоперационном периоде, существенно уменьшить гематологические, иммунологические и бихимические нарушения.
2. Результаты стендовых исследований плазмы крови больных острым панкреатитом, осложненным панкреонекрозом и разлитым гнойным перитонитом, позволяют утверждать, что формованный сорбент ВНИИТУ-1-ПВП более эффективен по сравнению с ВНИИТУ-1 по сорбции провоспалительных цито-кинов 1Ь-1Р и ТЫБ-а.
Библиографический список
1. Александрович, Ю. С. Инфузионные антигипоксанты при критических состояниях у детей / Ю. С. Александрович, К. В. Пшениснов // Общая реаниматология. — 2014. — Т. 10, № 3. - С. 59-73.
2. Центральная гемодинамика и микроциркуляция при критических состояниях / А. А. Косовских [и др.] // Общая реаниматология. - 2013. - Т. 9, № 1. - С. 18-22.
3. Ранняя диагностика критических постперфузионных растройств кровообращения / Л. А. Кричевский [и др.] // Общая реаниматология. - 2012. - Т. 8, № 3. - С. 25-30.
4. Изучение сорбции цитокинов на поверхности модифицированных углеродных сорбентов / Л. Г. Пьянова [и др.] // Эфферентная терапия. - 2010. - Т. 6, № 1. - С. 16-19.
5. Самсонов, К. В. Сравнительная эффективность сорбции бактерий и бактериальных токсинов углеродными и углерод-минеральными сорбентами / К. В. Самсонов // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. - 2008. - № 29. - С.48-50.
6. Бакланова, О. Н. Модифицирование поверхности углеродного сорбента пол-К-винилпирролидоном для аппликацион-
ной медицины / О. Н. Бакланова, Л. Г. Пьянова, В. П. Талзи // Физикохимия поверхности и защита материалов. — 2012. — Т. 48. - С. 363-369.
7. Fabrication and study of biologically active organosilica polymer composites used for application sorption / E. V. Belik [et al.] // Fibre Chemistry. - 2008. - Vol. 40. - Р. 445-446.
8. Levashov, P. A. Preparation of affinity sorbents with immobilized synthetic ligands for therapeutic apheresis / P. A. Levashov, O. I. Afanasieva, O. A. Dmitrieva // Biochemistry. - 2010. -Vol. 4, № 3. - Р. 303-307.
ДОЛГИХ Владимир Терентьевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой патофизиологии с курсом клинической патофизиологии Омского государственного медицинского университета, заслуженный деятель науки РФ. ПЬЯНОВА Лидия Георгиевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института проблем переработки углеводородов СО РАН. ЛИХОЛОБОВ Владимир Александрович, доктор химических наук, профессор, член-корреспондент РАН, директор Института проблем переработки углеводородов СО РАН.
ДОЛГИХ Татьяна Ивановна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая клинико-диагностической лабораторией Клинического диагностического центра, г. Омск.
ТАРАН Наталия Ивановна, кандидат медицинских наук, доцент кафедры патофизиологии с курсом клинической патофизиологии Омского государственного медицинского университета. ХВОСТУНЦЕВ Сергей Михайлович, кандидат медицинских наук, анестезиолог-реаниматолог Омского областного клинического онкологического диспансера.
Адрес для переписки: prof_dolgih@mail.ru
Статья поступила в редакцию 10.06.2015 г. © В. Т. Долгих, Л. Г. Пьянова, В. А. Лихолобов, Т. И. Долгих, Н. И. Таран, С. М. Хвостунцев
Книжная полка
Литвицкий, П. Клиническая патофизиология : учеб. / П. Литвицкий. - М. медицина, 2015. - 776 с. - ISBN 978-5-98811-349-2.
Практическая
Учебник подготовлен с учетом современных программ по патофизиологии, клинической патофизиологии для медицинских вузов. В учебнике изложены материалы, характеризующие предмет, цели, задачи и методы патофизиологии; основные понятия нозологии, общей этиологии и патогенеза; современные представления о типовых патологических процессах, типовых формах патологии органов и их систем, об отдельных, наиболее распространенных у человека клинических синдромах и болезнях, принципах их диагностики, лечения и профилактики. Учебник является информационным компонентом учебно-методического комплекса. В этот комплекс помимо учебника входят учебные пособия «Ситуационные задачи к образовательным модулям по клинической патофизиологии» и «Алгоритмы образовательных модулей по клинической патофизиологии (профессиональные задачи и тестовые задания)». Материалы учебника необходимы и достаточны для формирования основ рационального врачебного мышления, умения эффективно решать профессиональные задачи врача. Для студентов медицинских вузов и факультетов университетов.
