CC BY
14
Оригинальные исследования
Original Researches
МЕДИЦИНА
НЕОТЛОЖНЫХ состояний
УДК 615.099.214:616.092:612.26-015.1 DOI: 10.22141/2224-0586.6.85.2017.111604
Лисенко В.Й.
Харквська медична академ1я пюлядипломно! освти, м. Харк1в, Украна Харквська м1ська кл1н1чна л1карня № 21м. О.О. Шал1мова, м. Харк1в, Укра'на
Порушення тканинного дихання та активност мiтохондрiальних депдрогеназ лiмфоцитiв при гострих отруеннях нейротропними речовинами
Резюме. Проведено долдження тканинного дихання та активностi мiтохондрiальних дег— дрогеназ лiмфоцитiв при гострих тяжких отруеннях нейротропними речовинами в токсикогенну стадЮ. Показана роль тканинног гшокси в активаци мiтохондрiальних ферментiв, переважно сукцинатдегiдрогенази, в першi 6 годин 1з поступовим гх виснаженням при неефективнш корекци токсикогшоксичних статв. З позици нових даних зроблена спроба розглядати таку перебудову як одну з адаптацшних метаболiчнихреакцш при тканиннш гшокси.
Ключовi слова: гшокая; тканинне дихання; мiтохондрiальнi дегiдрогенази; отруення нейротропними речовинами; метаболiчна адаптащя
Вступ
Понад 60 % госпи^зованих у токсиколопчш стащонари становлять хворi з гострими отруеннями нейротропними речовинами, переважно з пригш-чуючою дiею на центральну нервову систему (ЦНС) при середнш лжарнянш летальност 4,8 % [4, 8]. Через значне !х поширення загальна юльюсть помер-лих е вражаючою. Таю екстремальш стани, як шок, кома, колапс, гшокс1я, е крайшм проявом токсич-ностi та майже у 65 % випадюв е причиною смерт вже в першу добу гострих отруень внаслiдок гшок-сичних i метаболiчних ускладнень [8, 12]. В осно-вi токсичного дисгомеостазу лежать порушення фiзiологiчних функцiй рiзних бiохiмiчних структур (рецепторiв, ферментiв, бюмембран), якi призво-дять до первинних порушень багатьох метаболiч-них шляхiв у цитоплазмi та мiтохондрiях, шщшють комплекс патологiчних змiн клiтинних структур практично одночасно з надходженням в оргашзм отрути [2, 3, 5, 8, 15]. Важливою ланкою патогенезу цих порушень е гiпоперфузiя тканин, дисбаланс мж доставкою та споживанням кисню, дизоксiя [1, 5, 7], стутнь яко! в кшцевому пiдсумку визначае порушення клггинного метаболiзму та тяжкiсть стану
в токсикогенну стадш отруень. Складнiсть цього процесу пояснюе причину того, що дотепер зали-шаються невирiшеними численш патогенетичнi аспекти проблеми, а також питання, пов'язанi з ан-тигшоксичним захистом органiзму, можливо, через розходження мж часом бiологiчного та клшчного розвитку симптомiв. Встановлення закономiрнос-тей порушень клггинного енергодефiциту дозволить проводити своечасне вщновлення енергокисневого забезпечення та оптимiзувати тканинну утилiзацiю кисню та субстрапв окиснення для збереження життя в екстремальних станах, а отже, е надто акту-альним [5, 7, 10, 13].
Метою роботи е дослщження особливостей розвитку метаболiчних порушень при токсикогшок-сичних станах, зумовлених гострими тяжкими отру-еннями нейротропними препаратами.
Матерiали та методи
Проведено дослiдження метаболiчного компоненту кисневого режиму (п = 28) та активностi мь тохондрiальних депдрогеназ лiмфоцитiв (п = 21) у хворих у токсикогенний перюд гострих тяжких отруень психолептиками. В уск обстежених був
© «Медицина невщкладних стаыв», 2017 © «Emergency Medicine», 2017
© Видавець Заславський О.Ю., 2017 © Publisher Zaslavsky O.Yu., 2017
Для кореспонденцп: Лисенко В.Й., кафедра анестезюлопТ та штенсивноТ терапп, XapKiBCbKa медична академия пклядипломноТ освiти, вул. Амосова, 58, м. Харюв, 61176, УкраТна; e-mail: [email protected]
For correspondence: V. Lysenko, Department of anesthesiology and intensive care, Kharkiv State Medical Academy of Postgraduate Education, Amosova st., 58, Kharkiv, 61176, Ukraine; e-mail: [email protected]
пероральний шлях надходження критичного р1вня отрути, переважно комбiнованого (барбiтурати + анксюлггики та седативно-снодiйнi). Час експози-щ! токсичних доз препаратiв у середньому становив 8 годин. У групу дослщжуваних не входили хворi з патологieю серцево-легенево! системи та ЦНС.
Параметри центрально! гемодинамiки дослщжу-вали методом тетраполярно! iмпедансно! реографи за Кубiчеком, об'емний умiст кисню в артерiальнiй (СаО2) та змшанш венознiй кровi (CvO2) визначали манометричним способом на апарат Ван-Слайка, кислотно-лужний стан — на мiкроаналiзаторi «Кор-ншг-166». На пiдставi отриманих даних за загально-прийнятими формулами розраховували показники, що характеризують кисневий режим, у тому чис-лi його метаболiчний компонент: артерiовенозну рiзницю за О2 (АВРО2), iндекс споживання кисню (1спО2), коефiцieнт утилiзацГl кисню (КУО2), штен-сивнiсть основного обмшу (1ОО). Всi показники доставки та споживання кисню визначали в дина-мщ1 через 6 годин. Лiмфоцит — клiтина з аеробним типом обмшу, а штенсивнють енергетичних проце-сiв вщдзеркалюе активнiсть сукцинатдегiдрогенази (СДГ), ключового ферменту циклу Кребса, та мь тохондрiально! альфа-глiцерофосфатдегiдрогенази (а-ГФДГ) — одного з двох ферменпв альфаглщеро-фосфатного шунта. СДГ — мiтохондрiальний фермент, який каталiзуe в цикл1 Кребса перетворення янтарно! кислоти в фумарову i дае уявлення про енергетичний обмiн у кштиш. Визначення актив-ностi ферментiв проводили мжроскошчно в мазку периферично! кровi пiсля проведения ензиматично! проводки. Пщраховували к1льк1сть гранул ензимiв, утворених внаслщок цитох1м1чних реакцiй у вигляд1 фюлетових включень формазану (продукту реакцп), розмщених по вс1й поверхнi кл1тини в 50 л!мфоци-тах (на двох р!зних мазках, для СДГ i для а-ГФДГ). Активн1сть ферменту виражалась середньою на одну кл1тину величиною активность Беручи до ува-ги спряжешсть дл, з метою бшьшо! шформатив-ност1 зм1ни активностi фермента розраховували як вiдношения активностi а-ГФДГ, СДГ i СДГ з акти-
ватором фоцитратом) до СДГ [6, 14]. Отримаш данi обробленi статистично з визначенням t-критерiю Стьюдента.
Результати та обговорення
Метaболiчний компонент транспорту кисню в обстежених хворих у критичних станах при надхо-дженш характеризувався зниженням КУО2, який коливався в межах вщ 14 до 25 % при належиш його величин 27—32 %, та АВРО2 на 35 % порiвняно з на-лежними величинами. 1ндекс споживання кисню виявився зниженим на 56,0 ± 5,6 %. Слщ вщзначи-ти, що вмiст кисню у венознш кровi та насиченiсть гемоглобшу в обстежених вiрогiдно не вiдрiзнялись вiд належних величин (р > 0,05), незважаючи на значне зменшення споживання кисню тканинами. Цiкаво, що вщновлення центрально! гемодинамiки в процес штенсивно! терапи довгий час не супрово-джуеться нормалiзацieю КУО2 та 1спО2 i лише через добу показники наблизились до нормальних зна-чень (р > 0,05), що вказуе на пригшчене тканинне дихання. 1ОО в першi 12 годин виявилась зниженою до 45—56 % вщ належного i, незважаючи на посту-пове пiдвищення, через добу не досягла нормальних значень (табл. 1).
Динамжа показниюв метаболiчного компонента кисневого режиму при токсикогшоксичних станах, зумовлених гострими тяжкими отруення-ми психолептиками, свщчить про значне пригш-чення iнтенсивностi аеробного клггинного мета-болiзму та розвиток утилiзацiйного гiпоергозу. Очевидно, наслiдком гiпобiотичного стану орга-нiзму в обстежених хворих е порушення внутрш-ньоклiтинних регуляторних систем, яю формують бiологiчний потенщал органiзму. Токсичнi дози нейротропних препарапв при тривалiй експози-цп загрожують бiологiчнiй цiлiсностi органiзму, що також тдтверджуеться розвитком декомпен-сованого метаболiчного ацидозу зi зниженням в артерiальнiй кровi рН до 7,209 ± 0,015, НСО3 до 17,2 ± 1,2 ммоль/л, ТСО2 до 18,3 ± 0,7 ммоль/л i ВЕ — до 9,3 ± 0,8 ммоль/л.
Таблиця 1. Динамка показниюв метабол'чного компонента кисневого режиму при гострих тяжких отруеннях нейротропними речовинами
Показник Належн Вихщы Через 6 год Через 12 год Через 24 год
АВРО2, мл/л 50,00 ± 0,98 32,5 ± 2,7* 37,2 ± 3,3* 33,1 ± 2,8* 42,8 ± 5,0**
1спО2, мл/хв/м2 160,00 ± 5,78 70,5 ± 8,9* 86,9 ± 12,3* 100,5 ± 13,7* 121,2 ± 9,3**
КУО2, % 29,0 ± 0,5 21,0 ± 2,0* 23,7 ± 2,6* 20,7 ± 1,6* 27,6 ± 2,8**
CvO2, мл/л 125,00 ± 3,54 113,5 ± 8,8 112,6 ± 6,1 121,9 ± 5,2 114,3 ± 6,6
SvO2, % 74,00 ± 1,34 66,9 ± 3,9 62,6 ± 3,1* 63,7 ± 2,3* 63,8 ± 3,6*
1ТЕО2, % 40,00 ± 2,78 28,4 ± 2,7* 32,3 ± 3,8* 25,6 ± 2,8** 33,6 ± 5,7
1ОО, ккал/м2 1120,00 ± 40,46 493,5 ± 62,3* 608,3 ± 86,1* 703,5 ± 95,9* 848,4 ± 65,1*
Примтки: * — р < 0,05 з належними показниками; ** — м'ж показниками через 12 i 24 години; АВРО2 — артеровенозна рiзниця за киснем; 1спО2 — ндекс споживання кисню; КУО2 — коеф^ент утил'зацй кисню; CvO2 — об'емний умст кисню у зм'1шан'1Й венознй кровi; SvO2 — венозна сатуращя кисню; 1ТЕО2 — ндекс тканинноУ екстракцп кисню; 1ОО — нтенсивнсть основного обмшу.
Важливе значения мае стан окисно-вГдновних процесiв у перiод гостро! хГмГчно! хвороби у визна-чеииi спрямованост компеисаториих метаболiчиих реакцiй при формуванш адаптацшно! перебудови. Отримаиi даиi про актившсть мiтохоидрiальиих деп-дрогеназ лiмфоцитiв у першi години токсикогенного перюду гострих отруень психолептиками вказують на метаболiчну перебудову, спрямовану, в основному, на активацго енергетичного обмшу при токсичному стресi (табл. 2). Вiрогiдиа активацгя ферменту СДГ при надходженш вказуе на переважне окислен-ня сукцинату перед альфа-глщерофосфатом. У той же час виявляеться вiрогiдие посилення активиостi альфа-ГФДГ, що спостерiгаеться при иеобхiдиостi швидко! мобшзаци енергетичних ресурсiв. Вияв-лено також вiрогiдие пiдвищеиия вiдиошеиия цих ферменпв, що вказуе на напруження мехаиiзмiв енергопродукци i перебудову аеробного та анаероб-ного обмiиу. Можна припустити, що така перебу-дова зумовлюе вмикання швидкого варiаиту циклу Кребса, який призводить до прискореного утворен-
ня альфа-кетоглютарату й янтарно! кислоти через трансамшазний шунт [6, 11]. Однак продовження цитотоксично! дГ1 отрути та гшокси через 12 годин призводить до вГропдного виснаження швидко! мобшзаци енергопродукцП та неможливосп и наробки у зв'язку з можливими ушкодженнями клГтинних мембран [6, 7, 14]. Такий енергетичний дисбаланс у мггохондрГях призводить до зниженння синтезу аденозинтрифосфату (АТФ), посилення генераци активних форм кисню, розвитку окислювально-го стресу, цитотоксичному ушкодженню мембран, ДНК г, як иаслiдок, загибелi клГтин [6, 13, 14].
При дГ! гшокси включаються маловГдомГ меха-нГзми пГдтримки кисневого гомеостазу. Так, на думку В.П. Скулачева, в мгтохондргях Гснуе спецГальний мехашзм «м'якого» роз'еднання дихання й окис-ного фосфорилювання, метою якого е збГльшення використання кисню в умовах виключення фосфо-рилюючого дихання. У таких ситуацгях може утво-рюватися неспецифГчна пора у внутрГшнГй мембра-ш мГтохондрГй [9].
Таблиця 2. Показники активност м'тохондр'шльних депдрогеназ л'мфоцит1в при гострих тяжких отруеннях нейротропними речовинами
Показник Контроль (n = 24) Через 6 год Через 12 год
СДГ 20,89 ± 1,06 34,06 ± 1,78* 24,06 ± 1,91**
а-ГДФГ 12,80 ± 0,61 25,92 ± 1,66* 20,52 ± 0,92**
СДГ + iзоцитрaт 20,66 ± 0,97 35,53 ± 1,57* 25,43 ± 1,61**
а-ГДФГ/СДГ 0,61 ± 0,057 0,76 ± 0,16 0,872 ± 0,047**
СДГ + iзоцитрaт/СДГ 0,997 ± 0,025 1,034 ± 0,036* 1,126 ± 0,030**
Примтки: * — р < 0,05 '¡з контрольними показниками; ** — м'ж показниками через 6 i 12 годин; СДГ — сукцинатдегщрогеназа; а-ГДФГ — альфа-глщерофосфатдегщрогеназа.
Рисунок 1. Схема патогенезу б'юенергетично)' дисфункци — недостатност при тяжких отруеннях нейротропними речовинами (модифкована схема Лук'яновоI Л.Д., 1997)
Цей процес iнiцiюеться активними формами кисню [6, 14] i призводить до максимально! стимуляцп мiтохондрiального дихання, повного зникнення градiента електрохiмiчного потенцiалу протонiв i вiльного обмшу низькомолекулярними метаболiтами м1ж мiтохондрiею та цитозолем. Мь тохондрiя поглинае кисень i «спалюе» субстрати, що легко проникають через пору й окислюються цим же дихальним ланцюгом, але без накопичення енергп [9].
Сумарний ефект рiзних видiв гшоксп призводить до значних токсикогшоксичних порушень окисно-вщновних процесiв i бюенергетично! недо-статностi у хворих iз гострими тяжкими отруеннями нейротропними речовинами, схему патогенезу яко! представлено на рис. 1.
Клiнiчна практика все частше засвiдчуе, що ефективна корекщя гiпоксичних станiв досяга-еться шляхом активацп окисно-вiдновних про-цеав, у тому числi за допомогою ввдомих антип-поксантiв, якi активують обмшш та репаративнi процеси в нейронах. Iнтенсифiкацiя окисних про-цеав забезпечуе перебудову анаеробного й аероб-ного енергетичного обмiну iз включенням транса-мiназного циклу окислення субстрата у клiтинах. Пiдтримання редокс-потенцiалу сприяе штегра-цГ! спряженостi промiжного обмшу й ефектив-ностi використання недоокислених метаболтв. Особливе значення в перехщний перiод токсичного стресу мае шгенсившсть переносу протонiв i електрошв у дихальному ланцюзi. Проте, при значному зростанш перекисного окислення лш-дiв (ПОЛ) з ознаками деструкцп мiтохондрiаль-них мембран уведення окремих компонента ди-хального ланцюга вже не сприяе штенсифжацп окисних процеив. Вiдомо, що як гiпоксiя, так i гiпероксiя призводить до порушень прооксидант-но-антиоксидантно! рiвноваги та адаптацшних можливостей. Останнiми роками погляд на роль вшьних радикалiв (ВР) суттево змшюеться вiд патогенно! до адаптивно!. З одного боку, ВР-форми кисню тдсилюють iшемiчнi ушкодження мембран нейрошв, а з шшого — виконують роль нейро-трансмiтерiв та адаптують нейрони до нових умов. Унаслвдок залучення у вшьнорадикальш та пере-киснi реакцп Н2О утворюеться ендогенний кисень для шдтримання рiвноваги мiж надходженням та його потребою для кл™н у конкретнш метабо-лiчнiй ситуацп [9, 14] i можливiсть утилiзацii кш-цевих метаболтв ПОЛ в окисно-вщновних мгго-хондрiальних реакцiях [14]. Значне пригшчення окисного фосфорилювання не може забезпечити утилiзацli накопичених у мiтохондрiях недоокислених активованих форм жирних кислот ш в окси-геназних, ш в оксидазних процесах. У цей перюд надзвичайно важливо зрушити рiвновагу процесу виробництва АТФ вiд використання як вихщно! сировини жирних кислот (бета-окислення) в бж окислення глюкози (аеробний глiколiз).
Аналiз динамiки порушень компоненпв кис-невого режиму, штенсивносп метаболiзму та ак-
тивностi ключових мiтохондрiальних ферментiв лiмфоцитiв виявив часову послщовшсть !х розгор-тання при токсикогшоксичних станах, зумовлених гострими тяжкими отруеннями психолептиками, що потребуе диференцшованих методiв !х корекцп в токсикогений перюд.
Висновки
1. Госщ тяжш отруення нейротропними препаратами в токсикогенний перюд супроводжують-ся розвитком бюенергетично! гшокси, головними чинниками яко! е низька продуктивнiсть серця, ар-терiальна гiпоксемiя, пригнiчення ключових мгго-хондрiальних дегiдрогеназ i порушення тканинно! утилiзацii кисню.
2. Токсикогшоксичний стан спричиняе часову послiдовнiсть розвитку функцiонально-метаболiч-них порушень у клггинах, що розпочинаються вь рогiдною активашею ключових мiтохондрiальних дегiдрогеназ лiмфоцитiв в першi 6—12 годин, а про-довження та/або посилення тяжкостi стану призводить до вiрогiдного зниження (на 51 %) активностi мггохондр1ально'-ферментного комплексу циклу Кребса на етапах адаптацшно! структурно-метабо-лiчноi перебудови.
3. Перфузшно-екстрактивш показники (1ТО2, 1спО2, КУО2) е основними критерiями у визна-ченнi спрямованостi та формуванш метаболiчноi адаптацп.
Конфлiкт iнтересiв. Автор заявляе про вщсут-нiсть конфлжту iнтересiв при пiдготовцi дано! статп.
Список лiтератури
1. Беленичев И.Ф., Черний В.И. и др. Нейропротекция и нейропластичность. — К..: Логос, 2015. — 312 с.
2. Глушков С.И., Куценко С.А., Ливанов Г.А. и др. Состояние глутатионзависимой антирадикальной системы и процессов перекисного окисления липидов в различных тканях лабораторных животных при острых отравлениях ти-опенталом натрия // Токсикол. вестник. — 2002. — № 1. — С. 11-16.
3. Губский Ю.И. Токсическая гибель клетки: свободно-радикальное повреждение ДНК и апоптоз // Лкування та дiагностика. — 2001. — № 4. — С. 8-13.
4. Жданова М.П., Шлапак 1.П., Шейман Б. С. Гострi отруення: актуальшсть i сучасний стан в Укра'т// Тези до-повiдей науково-практичног конференци «Оргашзащя ток-сикологiчноi допомоги в УкратЬ», Товариство токсикологiв Украгни. — К., 2002. — С. 45-46.
5. Ливанов Г.А., Мороз В.В., Батоцыренов Б.В., Лодя-гин А.Н., Андрианов А.Ю., Базарова В.Г. Пути фармакологической коррекции последствий гипоксии при критических состояниях у больных с острыми отравлениями //Анестезиология и реаниматология. — 2003. — № 2. — С. 51-54.
6. Лукьянова Л.Д. Современные проблемы адаптации к гипоксии. Сигнальные механизмы и их роль в системной регуляции // Патол. физиол. и экспер. терапия. — 2011. — № 1. — С. 3-19.
7. Лысенко В.Й. Механизмы метаболического дисгоме-остаза при токсикогипоксических комах // Проблемы токсикологии лекарственных средств и клинической токсикологии. — 2011. — № 5(55). — С. 136-137.
8. Остапенко Ю.Н. Отравления аварийно химически опасными веществами // Медицинская токсикология: национальное руководство / Под ред. Е.А. Лужникова. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. — С. 669-684.
9. Скулачев В.П. Снижение внутриклеточной концентрации кислорода как особая функция дыхательной системы клетки//Биохимия. — 1994. — Т. 59, вып. 12. — С. 19101912.
10. Черний В.И., Андронова И.А, Городник Г.А., Чер-ний Т.В., Назаренко К.В., Андронова М.А. Исследование ЭЭГ-предикторов нейромедиаторной и нейроглиальной активности у больных с острой церебральной недостаточностью различного генеза // Медицина неотложных состояний. — 2016. — № 4(75). — С. 45-56.
11. Lin A.P., Anderson S.L., Minard K.Y., McAllister-Hen L. Effects of excess succinat and retrograd control of metabolite accumulation in yeast tricarboxylic cycle mutants // J. Biol. Chem. — 2011. — Vol. 286(39). — P. 33737-33746.
12. Mazuda N., Takatsu M., Monaci H., Ozava T. Sarin poisoning in Tokyo subway // Lancet. — 1995. — № 8962. — P. 1446-1447.
13. Okamoto K. Permissive hypoxemia: another strategy // Journal of the Japanese Society of Intensive Care Medicine. — 2016. — Vol. 23, № 2. — P. 113-116.
14. Tymochko M.F., Aleksevich Ja.I., Bobkov Ju.G., Kova-lenko E.A. (1996) Oxygen balans under extrems conditions//Hypoxia Medical J. — Vol. 3. — P. 8-12.
15. Wink D.A., Mitchell G.B. Mitochondria control of apop-tosis: the role of cytochromec//Free Radic. Biol. Med. — 1998. — Vol. 25. — P. 434-456.
OTpuMaHO 15.06.2017 ■
Лысенко В.И.
Харьковская медицинская академия последипломного образования, г. Харьков, Украина Харьковская городская клиническая больница № 2 им. А.А. Шалимова, г. Харьков, Украина
Нарушения тканевого дыхания и активности митохондриальных дегидрогеназ лимфоцитов при острых отравлениях нейротропными веществами
Резюме. Проведено исследование тканевого дыхания и активности митохондриальных дегидрогеназ лимфоцитов при острых тяжелых отравлениях психолептиками в ток-сикогенную стадию. Показана роль тканевой гипоксии в активации митохондриальных ферментов, преимущественно сукцинатдегидрогеназы, в первые 6 часов с последующим их истощением при неэффективной коррек-
ции токсикогипоксического состояния. С позиции новых данных сделана попытка рассматривать эту перестройку как одну из адаптационных метаболических реакций при тканевой гипоксии.
Ключевые слова: гипоксия; митохондриальные деги-дрогеназы; острые отравления нейротропными веществами; метаболическая адаптация
V.I. Lysenko
Kharkiv Medical Academy of Postgraduate Education, Kharkiv, Ukraine O.O. Shalimov Kharkiv Municipal Clinical Hospital N 2, Kharkiv, Ukraine
Disturbances of tissue respiration and mitochondrial lymphocyte dehydrogenase s activity in acute poisoning by neurotropic substances
Abstract. The study of tissue metabolism (28 patients) and mitochondrial dehydrogenase activity of the lymphocytes (21 patients) in acute neurotropic poisoning in the early period was conducted. The role of tissue hypoxia in the activation of mitochondrial enzymes, mainly succinate dehydrogenase, during the first 6 hours with their following exhaustion in case of
ineffective correction of toxicohypoxic states was reported. There was made an attempt to consider these changes as one of the adapted metabolic reactions in tissue hypoxia from the standpoint of new data.
Keywords: hypoxia; tissue respiration; mitochondrial dehydrogenases; neurotropic poisoning; metabolic adaptation
