CC BY
101
УДК: 616.72-002 DOI: 10.12737/9070
ОБОСНОВАНИЕ ВНУТРИСУСТАВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОЗОНА В КОРРЕКЦИИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ТРАВМАТИЧЕСКОМ ПОВРЕЖДЕНИИ КОЛЕННОГО СУСТАВА (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
А. Н. ЗАХВАТОВ, С. И. КУЗНЕЦОВ, С. А. КОЗЛОВ
ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарева», ул. Большевистская, 68, г. Саранск, Республика Мордовия, 430005
Аннотация. Травма коленного сустава сопровождается избыточным накоплением свободных радикалов и продуктов липопероксидации в организме, угнетением эндогенной антиоксидантной защиты. Это способствует расширению зоны повреждения хрящевой ткани и усугублению деструктивно-дистрофического процесса в суставе. Применяемые в качестве терапии первой линии нестероидные противовоспалительные средства, купирующие болевой синдром и острую воспалительную реакцию, не влияют на прогноз заболевания. В связи с этим, целесообразно включение в комплекс лечебных мероприятий при посттравматическом артрите озоноте-рапии, оказывающей мощный антиоксидантный и антигипоксантный эффект. В эксперименте на 95 белых нелинейных крысах изучены некоторые показатели перекисного окисления липидов и активность эндогенной ан-тиоксидантной системы при изолированном пероральном введении нимесулида, а также в сочетании с внутрисуставной озонотерапией при посттравматическом артрите. Исследуемые показатели оценивались на 3 и 28 сутки от момента моделирования травмы коленного сустава. Установлено, что пероральная нестероидная противовоспалительная терапия не оказывает значительного эффекта на антиоксидантный потенциал организма, тогда как комбинированное применение нимесулида и внутрисуставной озонотерапии способствует торможению пе-рекисного окисления липидов и активации антиоксидантной системы.
Ключевые слова: перекисное окисление липидов, антиоксидантная система, нимесулид, внутрисуставная озонотерапия.
SCIENTIFIC SUBSTANTION OF INTRA-ARTICULAR USE OF OZONE IN THE CORRECTION OFFREE-RADICAL PROCESSES AT TRAUMATIC DAMAGE OF THE KNEE JOINT (EXPERIMENTAL STUDY)
A.N.ZACHVATOV, S.I. KUZNETSOV, S.A. KOZLOV Mordovia State N.P. Ogarev University, st. Bolshevik, 68, Saransk, Mordovia Republic, 430005
Abstract. Knee injury leads to overproduction of free radicals and lipid peroxidation products, depression, endogenous antioxidant defense. This contributes to the expansion of the damaged area of cartilage and worsening destruc-tive-dystrophic process in the joint. First-line non-steroidal anti-inflammatory drugs, which are cropped pain, do not affect the prognosis of the disease. Therefore it is advisable to include in the range of therapeutic interventions ozone therapy which has an antioxidant action. Some of the indicators of the lipid peroxidation and the activity of the endogenous antioxidant system in case of isolated oral challenging of nimesulide, as well as in combination intra-articular ozonotherapy in post-traumatic arthritis had been studied in the experiment on the 95 non liner rats. These indicators were assessed at 3 and 28 days from the date of injury of the knee. It was found that a combined application of nimesu-lide and intra-articular ozonotherapy contributes to inhibition of lipid peroxidation and activation antioxidant system.
Key words: lipid peroxidation, antioxidant system, nimesulide, intra-articular ozonotherapy.
Травма коленного сустава сопровождается окси-дативным стрессом вследствие избыточного накопления свободных радикалов в организме, среди которых преобладают метаболически активные формы кислорода. Они, воздействуя на полиненасыщенные жирные кислоты клеточных мембран, запускают цепь реакций перекисного окисления липидов (ПОЛ), что в конечном итоге приводит к расширению участка повреждения хрящевой ткани. Поддержанию ПОЛ в организме на оптимальном уровне способствует эндогенная антиоксидантная система (АОС), которая представлена такими ферментами, как су-пероксиддисмутаза (СОД), каталаза, глутатионперок-сидаза. В условиях оксидативного стресса развивает-
ся дисбаланс между ПОЛ и АОС, требующий медикаментозной коррекции.
В настоящее время нестероидные противовоспалительные средства (НПВС) применяются в качестве терапии первой линии при лечении посттравматических деструктивно-дистрофических заболеваний суставов [9]. Установлено, что купируя болевой синдром и синовит, НПВС не задерживают прогресси-рование деструктивно-дистрофических изменений в хряще и субхондральной кости [7,8].
В связи с этим необходим поиск новых методов патогенетического лечения посттравматических артритов, позволяющих воздействовать на процессы ПОЛ в условиях гипоксии и уменьшить побочное
действие нестероидной противовоспалительной терапии [1,2,5,6].
Озон, наряду с мощным антиоксидантным и ан-тигипоксантным действием, обладает такими характерными для НПВС свойствами, как анальгезирую-щий и иммуномодулирующий эффект, что делает целесообразным включение его в комплексную терапию посттравматического артрита [3].
Цель исследования - изучить некоторые показатели перекисного окисления липидов и активность эндогенной антиоксидантной системы на фоне нестероидной противовоспалительной терапии и в сочетании ее с внутрисуставным введением озона при посттравматическом артрите в эксперименте.
Материалы и методы исследования. Эксперименты проведены на 95 белых нелинейных крысах обоего пола массой 180-200 г., содержавшихся в стандартных условиях вивария ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарева». Животные были разделены на 4 серии. Первую серию составили интактные животные в количестве 25 особей. Во второй (20 крыс), третьей (25 крыс) и четвертой (25 крыс) сериях производилось моделирование травмы коленного сустава механическим путем по методике Г.М. Дубровина [3,4]. Во второй (контрольной) серии лечение не проводилось. Животные третьей опытной серии получали нимесулид перорально через зонд в средне-терапевтической дозе 2 мг/кг ежедневно в течение 10 дней. В четвертой серии производилось внутрисуставное введение 0,5 мл озоно-кислородной смеси в концентрации 15 мг/л через день в сочетании перо-ральным введением нимесулида дозе 2 мг/кг. Продолжительность курса лечения составляла 10 дней.
Оценку интенсивности перекисного окисления липидов проводили по накоплению в крови первичных продуктов ПОЛ - диеновых конъюгатов и вторичного продукта липопероксидации - малонового диальдегида (МДА) - в плазме и эритроцитах при спонтанной и железоиндуцированной липоперокси-дации по методике С.Г. Конюховой (1989).
О состоянии антиоксидантной защиты судили по активности супероксиддисмутазы (СОД) в плазме крови, а также каталазы в плазме крови и эритроцитах по методике М.А. Королюк (1988).
Состояние системы ПОЛ также исследовали методом хемилюминесценции на флюориметре - хе-милюминометре «Флюорат -02- АБЛФ - Т». Оценка активности ПОЛ осуществлялась по 1тах - интенсивности максимальной вспышки хемилюминесценции и Б - светосумме.
Исследования проводили на 3 и 28 сутки лечения. Животных выводили из эксперимента в соответствии с Конвенцией по защите животных, используемых в эксперименте и других научных целях, принятой Советом Европы в 1986 г. Статистическая обработка результатов исследований проведена с помощью 1:-критерия Стьюдента. Изменения счита-
ли достоверными при р меньше 0,05; 0,01; 0,001.
Результаты и их обсуждение. Проведенное на 3 сутки исследование выявило значительное повышение содержания продуктов ПОЛ в крови всех экспериментальных животных, обусловленное травмой коленного сустава. Деструкция суставного хряща и активация процессов липопероксидации приводили к снижению активности антиоксидантной защиты организма. Данная картина подтверждалась при исследовании активности липопероксидации методом биохемилю-минесцентного анализа. Травма сустава сопровождалась ростом значения максимальной интенсивности свечения (1тах) и увеличением светосуммы (Б). Существенных различий в исследуемых показателях контрольной и опытных серий не наблюдалось.
К 28 суткам эксперимента у животных контрольной серии сохранялся высокий уровень МДА плазмы и эритроцитов, превышающий показатели интактной серии на 201,17% (р<0,001) и 172,85% (р<0,001) соответственно. Оценка железоиндуциро-ванного ПОЛ показала, что Бе-МДА был выше, чем у интактных животных на 212,06% (р<0,001) в плазме и на 182,22% (р<0,001) в эритроцитах.
Содержание первичных продуктов липоперок-сидации в виде диеновых конъюгатов по-прежнему превышало исходные цифры на 218,75% (р<0,05).
По сравнению с результатами, полученными на 3 сутки у животных контрольной серии, достоверного снижения показателей ПОЛ не установлено. Таким образом, образующиеся в ходе свободноради-кальных реакций продукты ПОЛ способствовали расширению воспалительного очага, усугубляя течение посттравматического артрита.
При исследовании антиоксидантной системы выявлено, что концентрация каталазы в плазме к концу эксперимента была меньше нормы в 2,26 раза (р<0,001), в эритроцитах ее уровень был ниже показателя интактной серии в 1,52 раза (р<0,001). Наблюдалось снижение СОД в 2,51 раза (р<0,001) относительно исходной концентрации данного фермента в плазме.
Подобные результаты были получены и при биохемилюминесцентном исследовании. Максимальная интенсивность свечения 1тах оставалась в 2 раза выше нормального значения (р<0,001). Свето-сумма в 2,37 раза (р<0,001) превышала значение, полученное у интактных животных.
На фоне перорального введения НПВС к концу эксперимента произошло снижение Бе-МДА эритроцитов на 11,97% (р1<0,05) относительно данных контрольной серии на 28 сутки эксперимента. Статистически значимых изменений при спонтанном окислении липидов в плазме и эритроцитах не обнаружено.
Также сохранялся высокий уровень диеновых конъюгатов, превышавший норму в 1,94 раза (табл. 1).
Биохемилюминесцентный анализ также обнаружил тенденцию к снижению липопероксидации в
крови животных по сравнению с ранее полученными результатами. Максимальная интенсивность свечения у крыс, получавших нимесулид, была на 10,23% (р1<0,01) ниже, чем в контрольной серии. Наблюдалось уменьшение Б на 32,57% (р1<0,001) относительно показателей животных контрольной серии.
Содержание продуктов ПОЛ в крови животных на 28 сутки эксперимента
Таблица 1
Серия МДА плазмы, мкмоль/л Fe-МДА плазмы, мкмоль/л МДА эритроцитов, мкмоль/л Fe-МДА эритроцитов, мкмоль/л Диеновые конъюгаты, ед/мл
Интактные животные (n=25) 5,13±0,31 10,45±0,32 8,84±0,55 18,34±1,31 0,16±0,04
Контрольная серия (n=20) 10,32±0,51 p<0,001 22,16±1,5 p<0,001 15,28±0,69 p<0,001 33,42±1,05 p<0,001 0,35±0,06 p<0,05
НПВС-терапия (n=25) 9,17±0,41 p<0,001 p1>0,05 19,86±1,15 p<0,001 p1>0,05 13,59±0,75 p<0,001 p1>0,05 29,42±1,55 p<0,001 p1<0,05 0,31±0,02 p<0,05 p1>0,05
НПВС+в/с озоно-терапия (n=25) 7,28±0,24 p<0,001 p1<0,001 p2<0,001 15,28±0,37 p<0,001 p1<0,001 p2<0,01 11,32±0,36 p<0,001 p1<0,001 p2<0,05 22,83±0,73 p<0,001 p1<0,001 p2<0,01 0,23±0,01 p>0,05 p1>0,05 p2<0,01
Примечание: р - достоверность к данным интактных животных; р1 - достоверность к данным контрольной серии на соответствующие сутки; р2 - достоверность отличий к данным НПВС терапии на соответствующие
сутки
Подобная картина была выявлена при исследовании первичных продуктов ПОЛ - диеновых конъю-гатов. По сравнению с НПВС-терапией к концу эксперимента их содержание уменьшилось на 25,81% (p2<0,01).
Концентрация ферментов АОС к 28 суткам возросла относительно других серий в эти же сроки (табл. 2).
Уровень каталазы в плазме был выше на 54,0% (pi<0,001), чем в контрольной серии, и на 26,22% (p2<0,05), чем при НПВС-терапии. В эритроцитах данный показатель повысился по отношению к контрольной серии эксперимента на 43,13% (pi<0,001), серии животных, получавших нимесулид per os - на 26,59% (p2<0,01). Содержание СОД в плазме было выше значения контрольной серии на 66,67% (p1<0,001), а серии НПВС-терапии - на 32,81% (p2<0,001).
Биохемилюминесцентный анализ установил, что все исследуемые показатели ПОЛ при комбинированном лечении были ближе к норме, чем в других опытных сериях (табл. 3).
Таблица 3
Концентрация продуктов ПОЛ при комбинированном лечении была значительно ниже, чем у животных контрольной серии в аналогичные сроки. Также отмечалось снижение активности липопероксида-ции по отношению к серии животных, получавших НПВС per os. МДА плазмы был меньше на 20,61% (p2<0,001), МДА эритроцитов - на 16,70% (p2<0,05); в условиях железоиндуцированного окисления разница между показателями составила 23,06% (p2<0,01) в плазме и 19,00% (p2<0,01) в эритроцитах.
Таблица 2
Содержание ферментов АОС на 28 сутки эксперимента
Серия Каталаза в плазме, мккат/с-л Каталаза в эритроцитах, мккат/с-л СОД в плазме, ед. акт.
Интактные животные (n=25) 1,13±0,05 2,33±0,16 1,28±0,04
Контрольная серия (n=20) 0,50±0,02 p<0,001 1,53±0,03 p<0,001 0,51±0,05 p<0,001
НПВС-терапия (n=25) 0,61±0,03 p<0,001 p1<0,05 1,75±0,03 p<0,001 p1<0,001 0,64±0,03 p<0,001 p1<0,05
НПВС+в/с озонотерапия (n=25) 0,77±0,04 p<0,001 p1<0,05 p2<0,01 2,19±0,07 p<0,001 p1<0,05 p2<0,01 0,85±0,04 p<0,001 p1<0,05 p2<0,001
Примечание: р - достоверность к данным интактных животных; р1 - достоверность к данным контрольной серии на соответствующие сутки; р2 - достоверность отличий к данным НПВС терапии на соответствующие сутки
Показатели биохемилюминесценци на 28 сутки эксперимента
Серия S Imax
Интактные животные (n=25) 27,69±0,61 1,76±0,04
Контрольная серия (n=20) 65,65±0,55 p<0,001 3,52±0,09 p<0,001
НПВС-терапия (n=25) 44,27±0,60 p<0,001 p1<0,001 3,16±0,06 p<0,001 p1<0,01
НПВС+в/с озоно-Терапия (n=25) 37,58±0,49 p<0,001 p1<0,001 p2<0,001 2,59±0,05 p<0,001 p1<0,001 p2<0,001
Примечание: р - достоверность к данным интактных животных; р1 - достоверность к данным контрольной серии на соответствующие сутки; р2 - достоверность отличий к данным НПВС терапии на соответствующие сутки
Полученный результат 1тах был ниже, чем в контрольной серии, на 26,42% (р1<0,001). Комбинированная терапия в большей степени повлияла на снижение максимальной интенсивности свечения, чем монотерапия нимесулидом: 1тах снизился на 18,04% (р2<0,001). По сравнению с контрольной серией светосумма была меньше на 42,76% (р1<0,001). Относительно серии животных, получавших нимесу-лид, показатель Б был ниже на 15,11% (р2<0,001).
Заключение. Таким образом, экспериментальный посттравматический артрит сопровождается значительным ростом первичных и вторичных продуктов ПОЛ в крови лабораторных животных, и их высокий уровень сохраняется на протяжении всего
исследования. Вследствие избыточного накопления свободных радикалов в организме происходит быстрое угнетение антиоксидантной защиты, что подтверждается снижением концентрации каталазы и супероксиддисмутазы в крови животных контрольной серии.
Введение НПВС per os оказывает некоторое влияние на процессы липопероксидации на поздних сроках эксперимента, что проявляется снижением концентрации первичных и вторичных продуктов ПОЛ в крови лабораторных животных.
Сочетанное применение нимесулида и внутрисуставной озонотерапии способствует эффективному торможению ПОЛ в очаге воспаления, что проявляется быстрой динамикой снижения исследуемых показателей свободнорадикального окисления.
Литература
1. Авдеева О.С., Беляева Е.А., Евланова Т.Н., Новикова О.П., Савенкова Н.А., Федорищев И.А., Борисова О.Н., Юнина Т.А. Оценка влияния фармакотерапии артронилом на клинические проявления ос-теоартроза коленных суставов // Вестник новых медицинских технологий. 2008. №1. С. 103-105.
2. Авдеева О.С., Беляева Е.А., Хадарцев А.А., Федорищев И.А. Опыт применения локальной аппликационной терапии гиалуронатсодержащим гелем «Гиасульф» при суставном синдроме // Вестник новых медицинских технологий. 2008. № 4. С. 183-185.
3. Алехина С.П., Щербатюк Т.Г. Озонотерапия: клинические и экспериментальные аспекты. Н.Новгород: «Литера», 2003. 240 с.
4. Бадокин В.В. Мультифакторность механизмов действия нестероидных противовоспалительных препаратов при остеоартрозе // Современная ревматология. 2009. №4. С. 81-87.
5. Беляева Е.А., Купеев В.Г., Хадарцев А.А. Новая технология безопасной аналгетической терапии при осложненном остеопорозе // Вестник новых медицинских технологий. 2010. №3. С. 122-124.
6. Беляева Е.А., Федорищев И.А. Лазерофорез гиалуронатсодержащего геля «Гиасульф» при осложненном постменопаузальном остеопорозе // Вестник новых медицинских технологий. 2010. №1. С. 36-38.
7. Дубровин Г.М., Блинков Ю.А., Нетяга С.В., Нетяга А.А. Обоснование применения миелопида для профилактики посттравматического остеоартро-за (экспериментальное исследование) // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2005. № 2. С. 60-62.
8. Каратеев Д.Е. Нестероидные противовоспалительные препараты в терапии остеоартроза // Русский
медицинский журнал. 1997. Том 5. № 15. С. 16-21.
9. Hogue J.H., Mersfelder T.L. Pathophysiology and first-line treatment of osteoarthritis // The Annals of Pharmacotherapy. 2002. Vol. 36. N. 4. P. 679-686.
10. Kulich W., Fagerer N., Schwann H. Effect of the NSAID nimesulide on the radical scavenger glutathione S-transferase in patients with osteoarthritis of the knee // Current Medical Research and Opinion. 2007. Vol. 23. N. 8. P. 1981-1986.
References
1. Avdeeva OS, Belyaeva EA, Evlanova TN, Novi-kova OP, Savenkova NA, Fedorishchev IA, Borisova ON, Yunina TA. Otsenka vliyaniya farmakoterapii ar-tronilom na klinicheskie proyavleniya osteoartroza ko-lennykh sustavov. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2008;1:103-5. Russian.
2. Avdeeva OS, Belyaeva EA, Khadartsev AA, Fe-dorishchev IA. Opyt primeneniya lokal'noy applikat-sionnoy terapii gialuronatsoderzhashchim gelem «Gia-sul'f» pri sustavnom sindrome. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2008;4:183-5. Russian.
3. Alekhina SP, Shcherbatyuk TG. Ozonoterapiya: klinicheskie i eksperimental'nye aspekty. N. Novgorod: «Litera»; 2003. Russian.
4. Badokin VV. Mul'tifaktornost' mekhanizmov deystviya nesteroidnykh protivovospalitel'nykh preparatov pri osteoartroze. Sovremennaya revmatologiya. 2009;4:81-7. Russian.
5. Belyaeva EA, Kupeev VG, Khadartsev AA. No-vaya tekhnologiya bezopasnoy analgeticheskoy terapii pri oslozhnennom osteoporoze. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2010;3:122-4. Russian.
6. Belyaeva EA, Fedorishchev IA. Lazeroforez gialuronatsoderzhashchego gelya «Giasul'f» pri oslozhnennom postmenopauzal'nom osteoporoze. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2010;1:36-8. Russian.
7. Dubrovin GM, Blinkov YuA, Netyaga SV, Netya-ga AA. Obosnovanie primeneniya mielopida dlya profi-laktiki posttravmaticheskogo osteoartroza (eksperimen-tal'noe issledovanie). Vestnik travmatologii i ortopedii im. N.N. Priorova. 2005;2:60-2. Russian.
8. Karateev DE. Nesteroidnye protivovospalitel'nye preparaty v terapii osteoartroza. Russkiy meditsinskiy zhurnal. 1997;5(15):16-21. Russian.
9. Hogue JH, Mersfelder TL Pathophysiology and first-line treatment of osteoarthritis. The Annals of Pharmacotherapy. 2002;36(4):679-86.
10. Kulich W, Fagerer N, Schwann H. Effect of the NSAID nimesulide on the radical scavenger glutathione S-transferase in patients with osteoarthritis of the knee. Current Medical Research and Opinion. 2007;23(8):1981-6.
