CC BY
9Токсикологический вестник №1 (106)
УДК 616-002: 547-3
Механизм снижения летальности в ранней фазе сепсиса при остром отравлении фосфорорганическими соединениями
Забродский П.Ф.
Саратовский военный институт биологической и химической безопасности, г. Саратов
В
экспериментах на неинбредных мышах установлено, что фосфорорганические соединения (зарин, диметилдих-лорвинилфосфат) существенно снижают летальность мышей от сепсиса, вызванного внутриперитонеальным введением 2-109 микробных тел E. coli, в результате снижения в крови провоспалительных цитокинов ФНОх, ИЛ-lß и ИЛ-6 вследствие эффекта ацетилхолина.
Ключевые слова: сепсис, фосфорорганические соединения, ацетилхолин, провоспалительные цитокины
Введение. В 1987 году [1] и в последующих работах [2,4] нами было показано, что холинергическая стимуляция фосфорорганическими соединениями (ФОС) существенно снижает летальность белых мышей от сепсиса, вызванного внутри-брюшинным или внутрилегочным введением E. coli, а в 1995 году была доказана целесообразность использования холино-миметиков (в том числе, ацетилхолина - АХ) для экстренной активации неспецифической антимикробной резистентности организма при различных инфекционных процессах [2,4]. В многочисленных публикациях [7,10,11,12] исследована роль активации холинергической системы в увеличении выживаемости животных при сепсисе, вызванном различными инфекционными процессами, и ее связь с продукцией провоспали-тельных цитокинов [9,14,15].
Снижение летальности мышей после холинергической стимуляции [1,2] в настоящее время называют в литературе «хо-линергическим противовоспалительным механизмом» («cholinergic anti-inflammatory pathway») [6,9,11,13]. Исследователи считают, что возбуждение а7н-холинорецептора (a7nAChR) АХ, продуцирующим нервными окончаниями n.vagus [7,9,11,12], приводит к подавлению продукции провоспали-тельных цитокинов моноцитарно-макрофагальной системой (ММС), вызывающей снижение летальности животных при сепсисе и различных инфекционных процессах [6,8,9,14,15].
В настоящее время существует необходимость в доказательстве того, что «парадоксальное» снижение летальности животных в ранней фазе сепсиса (инфекционного процесса) после острого отравления фосфорорганическими соединениями - ФОС [1,2,4] обусловлено снижением продукции моноци-тарно-макрофагальной системы - ММС (моноцитами, макрофагами, нейтрофилами) [8,11] и лимфоидными дендритными клетками [5] провоспалительных цитокинов фактора некроза опухоли-а (ФНОа), ИЛ-10 и ИЛ-6 [9,14,15].
Целью исследования являлась оценка роли ацетилхолина и провоспалительных цитокинов ФНОХ, ИЛ-1Р и ИЛ-6 в снижении летальности от сепсиса мышей, вызванного экспериментальным перитонитом, при остром отравлении ФОС.
Материал и методы исследования. Опыты проводили на неинбредных белых мышах обоего пола массой 18-22 г. в соответствии с «Правилами лабораторной практики» (Приказ Минздравсоцразвития России от 23 августа 2010 г. N 708н). Холинергические средства (холиномиметики) - ФОС (зарин, ди-метилдихлорвинилфосфат -ДДВФ) и АХ хлорид - вводили подкожно однократно в дозах 0,5 DL50 (DL50 зарина, ДДВФ и АХ составляли соответственно - 0,15+0,02 и 64,5+2,3; 40,0+5,3 мг/кг. Через 6 ч у мышей вызывали сепсис внутриперитонеальным введением 2-109 суточной культуры микробных тел E. coli [1,14]. Регистрацию летальности мышей проводили с применением и без применения холинергических средств (ФОС и АХ) через 10 и 25 ч после моделирования септического процесса. Концентрацию
цитокинов ФНОХ, ИЛ-lß и ИЛ-6 исследовали в плазме крови выживших мышей через 10 и 25 ч в контроле и после внутриперито-неального введения E.coli (с использованием и без использования холинергических средств) методом ферментного иммуносорбент-ного анализа (ELISA), используя наборы (ELISA Kits) фирмы BioSource Int. Кровь для исследований забирали из хвостовой вены. Полученные данные обрабатывали статистически с использованием t-критерия достоверности Стьюдента.
Результаты и обсуждение. При исследовании летальности белых мышей после моделирования сепсиса с применением и без применения холинергических средств установлено (табл. l), что зарин, ДДВФ и АХ через 10 ч после внутриперитонеального введения E. coli приводили к снижению (p<0,05) исследованного показателя на 28-36%, а через 25 ч -на 24-32% (p<0,05).
ЯНВАРЬ
- ФЕВРАЛЬ 20 1 1
Таблица 1
Влияние холинергических средств (ФОС и ацетилхолина) на летальность мышей после
моделирования сепсиса (М+m, п = 25)
Серии опытов Срок исследования летальности после введения E. coli, ч
10 25
Контроль (сепсис) 56,0±9,9 84,0±7,3
Зарин+сепсис 28,0±9,0* 56,0±9,9*
ДДВФ+сепсис 24,0±8,5* 52,0±10,0*
АХ +сепсис 20,0±8,0* 60,0±9,8*
Примечание: * -р<0,05 по сравнению с контролем.
При изучении концентрации цитокинов в плазме крови периментальной инфекции без применения ФОС соответствен-мышей (табл. 2) установлено увеличение содержания ФНО но в 2,6; 3,0 и 2,9 раза (р<0,05). а, ИЛф и ИЛ-6 через 10 ч при сепсисе по сравнению с контролем соответственно в 4,9; 13,8 и 19,3 раза (р<0,05).
Содержание ФНОх, ИЛф и ИЛ-6 в крови мышей после отравления зарином с последующим моделированием сепсиса через 10 ч уменьшалось по сравнению с параметрами при экс-
Таблица 2
Влияние холинергических средств (ФОС и ацетилхолина) на изменение концентрации провоспалительных цитокинов в плазме крови мышей при сепсисе, пг/мл (М+m)
Серии опытов ФНОа ИЛф ИЛ-6
10 25 10 25 10 25
Контроль 34±5 (6) 37±4 (6) 25±3 (6) 20±3 (6) 30±4 (6) 35±4 (6)
Сепсис 167±18* (6) 65±210 (4) 346±38*0 (6) 135±45*0 (4) 578±60*0 (6) 375±73*0 (4)
Зарин+сепсис 65±7** (6) 45±60 (6) 117±14**0 (6) 39±5**0 (6) 198±20**0 (6) 118±13**0 (6)
ДДВФ+сепсис 82±9** (6) 54±5*0 (6) 147±16**0 (6) 51±7**0 (6) 180±22**0 (6) 98±20**0 (6)
АХ+сепсис 73±8** (6) 48±50 (6) 138±15**0 (6) 44±6**0 (6) 221±22**0 (6) 133±16**0 (6)
Примечание: 10 и 25 - срок после моделирования сепсиса, ч; в скобках - число животных в опыте; * -р<0,05 по сравнению с контролем; ** -р<0,05 по сравнению с контролем и показателем при сепсисе; 0 -р<0,05 по сравнению с показателем через 10 ч.
Содержание в крови ФНОа, ИЛф и ИЛ-6 после интоксикации ДДВФ с последующим моделированием инфекционного процесса по сравнению показателями при сепсисе без применения ДДВФ через 10 ч уменьшалось соответственно в 1,5; 2,4 и 2,6 раза (р<0,05).
Аналогичные изменения концентрации в крови провоспалительных цитокинов вызывало применение АХ. Так, содержание ФНОа, ИЛф и ИЛ-6 в плазме крови животных через 10 ч снижалось соответственно в 2,3; 2,5 и 2,6 раза (р<0,05) по сравнению с концентрацией цитокинов при сепсисе без использования АХ. При этом их значения достоверно (р<0,05) превышали контрольные показатели.
Через 25 ч содержание в крови цитокинов ФНОх, ИЛф и ИЛ-6 существенно снижалось (р<0,05) по сравнению с концен-
трацией, зарегистрированной через 10 ч. Содержание цитоки-нов в крови через 25 ч оставалось выше контрольных значений (р<0,05), за исключением уровня ФНОх при воздействии зарина и АХ, который был увеличен незначимо (р>0,05) - соответственно в 1,2 и 1,3 раза.
Полученные результаты позволяют полагать, что АХ при острой интоксикации ФОС, воздействуя на a7nAChR моноцитов, макрофагов и нейтрофилов [8,9] (возможно, и естественных клеток-киллеров [2]), реализует «холинергиче-ский противовоспалительный механизм» [1,2,4,15], снижая в крови и органах ММС, включая селезенку, печень и желудочно-кишечный тракт, содержание провоспалительных цитокинов ФНОа, ИЛф и ИЛ-6, вызывающих различные патологические реакции, приводящие к летальному исходу
Токсикологический вестник №1 (106)
при сепсисе (и других инфекционных патологических состояниях) [11,12].
Уменьшение в крови ФНОа, ИЛ-üß и ИЛ-6 характеризует редукцию их синтеза макрофагами, моноцитами, естественными клетками-киллерами (эти клетки продуцируют ФНОа [5]) и лимфоидными дендритными клетками вследствие воздействия АХ после острого отравления ФОС на их холинер-гические рецепторы. Продукция ИЛ-6 ^2-лимфоцитами (и клетками TM-типа) в ответ на введение белковых антигенов (E. coli) начинается в период формирования иммунного ответа только через 5-7 сут после попадания в организм антигена [5].
Установленное нами в предыдущих экспериментах «парадоксальное» снижение летальности животных через 1-2 сут после острой интоксикации ФОС (зарином, VX, инсектицидами) [1,4], обратимыми и необратимыми ингибиторами хо-линэстеразы, применяемыми в медицине [1,4], обусловлено не только воздействием АХ (в частности, на a7nAChR макрофагов, моноцитов и нейтрофилов [11]), но и активацией гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы с последующим увеличением в крови кортикостероидов [3,4].
Выводы. 1. ФОС (зарин, ДДВФ) в эквилетальных дозах (0,5 DL50) при их введении за 6 ч до моделирования сепсиса вызывают существенное снижение летальности мышей от экспериментального инфекционного процесса.
2. ФОС обусловливают редукцию концентрации в крови провоспалительных цитокинов ФНОа, ИЛ-üß и ИЛ-6 при моделировании сепсиса.
3. Выявленные эффекты ФОС связаны с воздействием ацетилхолина, так как его эквилетальная доза обусловливает аналогичные изменения летальности животных и содержания провоспалительных цитокинов в крови при сепсисе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Забродский П.Ф. //Фармакол. и токсикол. - 1987.- Т 49, №2.-С. 57-60.
2. Забродский П.Ф. // Бюл. эксперим. биол. и мед. -1995. - Т. 119, № 8. - С. 164 - 167.
3. Забродский П.Ф., Германчук В.Г.// Бюл. эксперим. биол. и мед. - 2000. - Т. 129, № 5. - С. 552-555.
4. Забродский П.Ф., Мандыч В.Г. Иммунотоксиколо-гия ксенобиотиков: Монография. - СВИБХБ, 2007. - 420 с.
5. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. Иммунология. Пер. с англ. - М.: Мир, 2000. - 582 с.
6. Anderson J. // J.Intem. Med.- 2005.- Vol. 257, №2.-P. 122-125.
7. Giebeleh I.A., Leendertse M., Florquin S., van der Poll T. // Eur. Respir. J. - 2009.- Vol. 33, №2.-P. 375-381.
8. Hauber H.P., Zabel P. // Internist. (Berl.). // J. Immunol.
- 2009.- Vol. 50, №7.-P. 779-780, 782-784, 786-786.
9. Kessler W., Traeqer T., Westerholt A. et al. // Langenbecks Arch. Surg. - 2006.- Vol. 391, №2.- P. 83-87.
10. Liu C., Shen F.M., Le Y.Y.// Crit. Care Ned. -2009.- Vol. 37, №2.- P. 778-779.
11. Oke S.L., Tracey K.J. // J. Leukoc. Biol. - 2008.-Vol. 83, №3.-P. 512-517.
12. Pavlov V.A.// Int. J. Clin. Med. - 2008.- Vol. 1. №3.-P. 203-212.
13. Rosas-Ballina M., Tracey K.J. // J.Intern. Med.-2009.- Vol. 265, №6.-P. 663-679.
14. Song D.J., Huanq X.Y., Ren L.C. et al. // Zhonghua Shao Shang Za Zhi. - 2009.- Vol. 25, №1.- P. 36-41.
15. Vos A.F. de, Pater J.M., Pangaart P.S. van den et al. // J. Immunol. - 2009.- Vol. 183, №1.- P. 533-542.
Zabrodskiy P.F.
Mechanism of decrease in lethality in the early phase of sepsis at acute poisoning by organophosphorus compounds
Saratov Military Institute of Biological and Chemical Safety
Experiments on non-inbred mice allowed to established, that organophosphorus compounds (zarin, dimethyldichlorovinylphosphate) essentially reduce lethality of mice from sepsis caused by intraperitoneal introduction of the E.coli (2-109) culture as a result of the decrease of proinflammatory cytokines TNF-a , IL-3 and IL-6 in blood under acetylcholine effect.
Материал поступил в редакцию 27.10.2009 r.
