CC BY
21
Орипнальш дозддження
УДК 547.495.2:617-001-031.14
DOI: 10.22141/2224-0586.4.99.2019.173936
Матолнець Н.В.
Льв1вський нацональний медичний ун1верситет ¡мен1 Данила Галицького, м. Льв1в, Укра'на
Патогенетична роль ra30TpaHCMiTepiB та метаболтв орнггинового циклу у формуванш eндотeлiальноí дисфункци в гострому nep^i полiтpaвми
Резюме. Актуальтсть. В гострому перiодi полтравми спостергаеться розвиток значних розла-дiв гомеостазу, метаболiзму та енергозабезпечення клтин 1з високою частотою ускладнень та ле-тальтстю. Актуальними е долдження, спрямоват на пошук показни^в, я^ б вже при госптал-заци становили собою чутливi маркери тяжкостi полтравми i прогнозу. Ендотелшрегулюе основт гемостатичт функци, та^як тонус судин, циркулящя клтин кровi, запалення й активтсть тром-боцитiв, а також пролiферацiю i рст тдлеглих гладких м^в, дiе як бар'ер для контролю обмту нутрiентами, бюмолекулами i месенджерами мiж кров'ю i навколиштми тканинами. Вивчаеться роль ендотелiальноi дисфункци в поглиблент гшоксичного ушкодження тканин при травмi. Мета роботи: визначити патогенетичну роль газотрансмiтерiв сироватки кровi та лiзату лiмфоцитiв i метаболтв циклу сечовини в розвитку ендотелiальноi дисфункци в гострому nерюдi полтравми. Матерiали та методи. Вроботi наведет дат клтчного обстеження та лжування 37хворих iз се-редньотяжкою i тяжкою полтравмою, доставлених у вiддiлення анестезюлоги та iнтенсивноi терапи Клiнiчноiлжарт швид^ допомоги м. Львова. Середнш вк постраждалих становив 48,4 ± 5,2 року. У долдження не включали о^б iз декомпенсованою хротчною супутньою патологiею. Досл-дження бюхiмiчних показни^в виконували на базi лаборатори кафедри бiохiмii ЛНМУ^мет Данила Галицького. Результати. При госпiталiзацii в сироватщ кровi потерпших вiдмiчене статистично значуще зниження вмсту оксиду азоту (N0) на фот тдвищення вмсту його метаболтв (NOx) та арководню (Н£). Протягом nершоi доби iнтенсивноi терапи спостергалися тенденщя до нормал-заци вмсту Н£, зростання дорiвня контролюрiвня N0 на фот подальшого статистично значущо-го зростання вмсту N0x, рiвень Н£ наближався до такого в грут контролю i вiрогiдно знижувався nорiвняно з вихiдним. Вiрогiдне зниження протягом 24 годин вмсту аргтту та незмтна активтсть аргтаз вказують на посилений метаболiзм аргтту як засобу поповнення дефщиту N0. Вмст сечовини до ктця nершоi доби в сироватщ кровi вiрогiдно зрк, рiвень быка статистично значуще знизився. Встановлена негативна корелящя вмсту Н£ i активностi N0-синтази, що вказуе на регуляторний вплив даного газотрансмтеру на активтсть ферменту. Звертае на себе увагу змта вiдношення iN0S до eN0S, а саме збльшення iN0Sу пропорци вiд 14,2 ± 1,1 % на початку лкування до 21,9 ± 1,0 % через 24 години тсля травми. При цьому тдвищуеться також рiвень eN0S, який у фiзюлогiчному стат вiдiграе стабiлiзуючу роль у захистi ендотелт. Таким чином, на тлi збльшення iN0S i eN0S снуе переважання iN0S над eN0S. Висновки. В гострому nерюдi полтравми на фот посилення катаболiчних процеав спостергаетьсярозвиток ендотелiальноiдисфункци, що тдтвер-джуеться змтами вмсту газотрансмiтерiв i iх метаболтв у сироватщ кровi хворих (N0, N0x i Н£), ят становлять собою чутливi маркери тяжкостi полтравми. 1нтенсивна тератя протягом доби сприяе тенденци до нормалiзацii iх вмкту. Вказат змти поеднуються зi значним тдвищенням активностi N0-синтаз на противагу незмтнш у цей перюд активностi аргтаз, що свiдчить про домтування метаболiзму аргтту в наnрямi синтезу нтроксиду.
Ключовi слова: полтравма; оксид азоту; N0-синтаза; арководень; аргшн; аргтаза
© «Медицина невщкладних сташв» / «Медицина неотложных состояний» / «Emergency Medicine» («Medicina neotloznyh sostoanij»), 2019 © Видавець Заславський О.Ю. / Издатель Заславский А.Ю. / Publisher Zaslavsky O.Yu., 2019
Для кореспонденци: Матолшець Наталiя Ва^вна, кандидат медичних наук, доцент кафедри анестезюлоги та штенсивноТ терапи, Львiвський нацюнальний медичний ушверситет iменi Данила Галицького, вул. Пекарська, 69, м. Львiв, 79010, УкраТна; е-mail: [email protected]; контактний тел.: +38 (067) 774-13-48 For correspondence: Nataliya Matolinets, Department of Anesthesiology and Intensive Care, Danylo Halytsky Lviv National Medical University, Pekarska st., 69, Lviv, 79010, Ukraine; e-mail: [email protected]; phone: +38 (067) 774-13-48
Вступ
Тяжка механiчна травма викликае стрiмку акти-вацiю i швидке виснаження вах механiзмiв адаптацп з порушенням iнтегративних регуляторних функцiй центрально1 нервово1 системи i призводить до зна-чних розладiв гомеостазу, метаболiзму та енергоза-безпечення клiтин iз високою частотою ускладнень та летальнiстю [1]. Встановлено, що пошкодження тканин призводить до системного запального синдрому та ендотелiальноl дисфункцп з наслiдками патолопчного процесу для рiзних органiв i систем [2, 3]. Провiдну роль у цьому механiзмi вiдiграють лiмфоцити, ендотелiальнi клiтини, природнi клгги-ни-кшери (NK-клiтини), макрофаги, нейтрофши та моноцити [4—6].
Ендотелш — це активний ендокринний орган, основною функщею якого е збалансоване видшення регуляторних субстанцш, що визначають цiлiсну роботу системи кровообяу. Всi речовини, синтезоваш ендотелiоцитами, можна розподшити на декшька груп, основними з яких е вазоактивш субстанцГi (ва-зодилататори i вазоконстриктори), а саме оксид азоту (N0), ендотелш-1, ангiотензин II (можливо, ан-гiотензин I), простациклш, тромбоксан та iн. 1ншу групу становлять гемостатичнi й антитромботичнi фактори (про- i антикоагулянти) — простациклш, оксид азоту (N0), тромбомодулш, гепариноподiб-ний глюкозамiноглiкан, тканинний активатор плаз-мiногена, фактор Вiллiбранта й ш [7]. Таким чином, N0 е представником обох груп речовин, синтезова-них ендотелiоцитами, тобто впливае на рiзнi ланки судинно1 регуляцп в нормi та при патологГi.
У нормально функцюнуючому ендотелп низь-ю рiвнi N0 постiйно вившьняються для пщтрим-ки кровоносних судин у сташ дилатацп. 1снуе два варiанти фiзюлоriчноl секреторно! активностi ендотелш: базальна або постiйна (синтез N0 i про-стациклiну) та стимульована секрец1я (видшення бiологiчно активних речовин при стимуляцп або пошкодженнi ендотелш (ендотелш-1, активатор тканинного плазмiногену та ш).
При впливi рiзних факторiв здатнiсть ендоте-лiальних клiтин звшьняти релаксуючi фактори зменшуеться, тодi як утворення судинозвужуючих факторiв зберiгаеться або збшьшуеться, тобто фор-муеться стан дисфункцп ендотелiю [8, 9]. У певних ситуацiях (наприклад, гостра гшок^ або кровоте-ча) клiтини ендотелш, навпаки, стають причиною вазоконстрикци як за рахунок зниження продукци N0, так i внаслiдок посиленого вироблення речовин iз вазоконстрикторним ефектом — ендотелшу-1. Таким чином, функци ендотелш складаються як баланс протилежно направлених сил: посилення — послаблення судинного тонусу, агрегац1я — дезаг-регацп клiтин кровi. Кожного разу результат визна-чаеться концентрацiею синтезованих речовин, м1ж якими iснують сувора залежшсть i рiвновага.
Iнiцiювальна дiя N0 на процес апоптозу спо-стерпаеться при утвореннi високих концентрацiй N0 в клггинах i тканинах, наприклад, при функ-
^m
щонуванш iндуцибельноï NO-синтази. Очевидно, це зумовлене тим, що при штенсивнш генерацИ NO pi3KO пiдвищуeться ймовiрнiсть його пере-творення в пероксинiтрит, який запускае процес апоптозу [10].
Наростання рiвня оксиду азоту е вщображен-ням його ролi як ефектора в розвитку оксидантного процесу, вившьненш нейротрансмiтерiв та шщацИ стрес-реалiзуючих реакцш iмунонейроендокринноï системи [11, 12].
Аргшаза — фермент, що каталiзуе гiдролiз L-аргiнiну, субстрату для синтезу оксиду азоту, до L-орштину i сечовини. Поза орштиновим циклом аргiназа може мати iншi функцïï, зокрема вона за-безпечуе доступнiсть орнiтину для синтезу полiамi-нiв, а також пролшу [13].
У людини юнуе двi iзоформи аргiнази, вони схо-жi м1ж собою за ензиматичною активнiстю та потребою у мангаш, проте вiдрiзняються субклггин-ною локалiзацiею, поширенням у рiзних тканинах, регулящею експресïï та iмунологiчною реактившс-тю. Аргiназа I локалiзуеться в цитоплазмi клiтин i експресуеться переважно в печiнцi. Натомiсть арп-наза II е мiтохондрiальним ферментом, у невеликих кшькостях вiн наявний у нирках, мозку, тонкому кишечнику, молочних залозах, макрофагах, проте його майже або зовсiм немае в печшщ. Аргiназа II гiдролiзуе L-аргiнiн, знижуючи тим самим синтез оксиду азоту, призводить до розвитку ендотелiаль-roï дисфункцïï та виникнення цiлого ряду кардю-васкулярних патологiй [14]. У людини аргшаза I конститутивно експресуеться в полiморфноядер-них нейтрофшах i звшьняеться пiд час запалення. Фармаколопчне втручання в метаболiзм L-аргiнiну е новою перспективною стратепею в лжуванш раку, автоiмунного або набутого порушення iмунi-тету [15].
Два важливi аспекти надмiрноï активностi арп-нази можуть бути залученi до патогенезу захворю-вань. По-перше, надмiрно активна аргшаза може зменшувати постачання L-арпншу, необхщного для продукцïï оксиду азоту NO-синтазою (NOS). По-друге, занадто багато L-орштину може призвес-ти до структурних проблем у судиннiй мереж1 та не-йрональноï токсичностi. Результативш дослiдження продемонстрували, що пiдвищене утворення активних форм кисню i ключовi медiатори запалення сприяють цьому патолопчному пiдвищенню актив-ностi арпнази [16].
Мета роботи: визначити патогенетичну роль га-зотрансмiтерiв сироватки кровi та лiзату лiмфоцитiв i метаболтв циклу сечовини в розвитку ендотель альноï дисфункцïï в гострому перiодi полiтравми.
Матерiали та методи
В робот наведенi данi клiнiчного обстеження та лiкування 37 хворих iз полiтравмою, доставле-них у вщдшення анестезiологïï та iнтенсивноï те-рапИ (ВА1Т) Клiнiчноï лiкарнi швид^ допомоги м. Львова. Середнш вiк постраждалих становив
48,4 ± 5,2 року. Термш госшталГзащ! до стацiонару в середньому становив 0,5—1,0 години. На догос-штальному eTani хворим проводились транспортна iммобiлiзaцiя, введення знеболювальних препарата, iнфузiйнa тeрaпiя.
Ступiнь тяжкостi травматичних пошкоджень ви-значали за допомогою шкали Injury Severity Score (ISS), а для прогнозування смeртностi використову-вали шкалу APACHE II. Вщповщно до стрaтифiкaцГi в дослiджeння були включен пaцieнти i3 середньо-тяжкою та тяжкою полiтрaвмою. У дослщження не включали осГ6 i3 декомпенсованою хронГчною су-путньою пaтологieю.
Уа пащенти з полiтрaвмою були госпiтaлiзовaнi в протишокову палату ВА1Т, де проводився комплекс клшГко-лабораторних та шструментальних до-слiджeнь з ощнкою клГнГчних ознак травматичного шоку при надходженш.
Обстеження пaцiентiв та надання !м медично! допомоги здiйснювaлися згщно з Протоколом надання медично! допомоги «Полиравма» (Наказ МОЗ № 24 вгд 17.01.2005); Унiфiковaним клшч-ним протоколом екстрено! медично! допомоги: Полиравма (Наказ МОЗ № 34 вщ 15.01.2014), МГж-народним протоколом ведення пaцiентiв Гз травмою — Advanced trauma life support (ATLS®): the ninth edition. ATLS Subcommittee; American College of Surgeons, Committee on Trauma (2013) [17].
Протишокова терапгя включала зупинку крово-течГ, адекватне знеболювання, забезпечення адекватного газообмшу. Забезпечувалися центральний венозний доступ шляхом катетеризацГ! пщключич-но! вени, постановка назогастрального зонда, сечо-вого катетера. Об'ем та темп шфузшно! терапГ! ви-значалися дефщитом об'ему циркулюючо! кровГ з вГдновленням гостро! крововтрати. Виконувалися екстренГ оперативш втручання з метою лжвщащ! сташв, що загрожують життю. ВсГм хворим проводились корекцгя водно-електролггно! рГвноваги та метаболГчних порушень, респГраторна терапгя за показаннями, призначалися антибактерГальна те-рапгя, аналгоседацгя, корекцгя порушень гемостазу, симптоматична терапгя.
ДослГдження бГохГмГчних показниюв викону-валося на базГ лабораторГ! кафедри бюхГмп ЛНМУ ГменГ Данила Галицького. АналГз газотрансмГтерГв у сироватщ кровГ та в лГзатГ лГмфоцитГв проводили при надходженнГ та через 24 години штенсивно! те-рапГ!.
В сироватцГ кровГ визначали концентращю ш-трит-анГону (NO2-) (мкмоль/л), кшцевого стабГль-ного продукту метаболГту NO та суму штрипв NO2 + NO3 (NOx) (мкмоль/л), використовуючи вщцен-трифуговану при охолодженнГ кров та реактив Грю-са [18]. РГвень гщроген сульфщу (H2S) (мкмоль/л) вимГрювали за допомогою реакцГ! з N, N-диметил-парафенилдГамГном, каталГзованим FeCl3 [19].
Активнють шдуцибельно! NO-синтази (iNOS), ендотелГально! NO-синтази (eNOS) та сумарну ак-тивнГсть NO-синтаз (NOS) у лГзатГ лГмфоцитГв ви-
значали за методикою M.Y. Ravaeva, результати по-вiдомляли в нмоль/хв х мл [20].
Дослщження активност аргiнази (мкмоль/хв х мл) проводили за методом J.W. Geyer, 1971 [21]. Ен-зимну активнiсть визначали за кшьюстю утвореноï в реакцïï сечовини. Дослщження вмiсту L-аргiнiну (мкг/мл) у плазмi кровi проводили за методом Т.Л. Алейниковой Г.В. Рубцова (1988) [22].
Рiвень сечовини (ммоль/л) та загального бiлка (г/л) у плазмi кровi визначали автоматичним бю-хiмiчним аналiзатором BioChem FC-360 повнiстю ферментативним методом кшетичного визначення сечовини (GLDH Method) та фотоколориметрич-ним тестом визначення загального бшка (Biuret Method).
Математичний аналiз результатiв дослщжен-ня здiйснювався за допомогою лщензшних па-кетiв прикладних програм: табличного редактору Microsoft Office Exœl 2010, пакета статистичного аналiзу даних Statistica 6. Порiвняння статистичних характеристик у рiзних групах i в динамiцi спостере-ження проводилось iз використанням параметрич-них i непараметричних критерïïв (з урахуванням закону розподшу). Результати при p < 0,05 вважалися статистично значущими.
Результати та обговорення
Нaшi дослiдження показали неоднозначшсть змiн рiвня гaзотрaнсмiтерiв та ЗСх метaболiтiв у сиро-вaтцi кровi та лiзaтi лiмфоцитiв у хворих у гострому перiодi полiтрaвми.
1снують статистично вiрогiднi вiдмiнностi в рiв-нях NO, NOS, iNOS i eNOS, H2S у лiзaтi лiмфоци-тiв на момент госпiтaлiзaцïï та через 24 години тсля полиравми. З перших годин пiсля полиравми рее-струвалось статистично значуще зниження рiвня NO i в сироватщ кров^ i в лiзaтi лiмфоцитiв — в 1,4 раза вщ норми за рахунок пiдвищення деградацИ, пригнiчення експресïï та iнaктивaцïï ендотелiaльноï NO-синтази, а також зниження його синтезу. Це обумовлювало ймовiрнiсть розвитку ендотелiaльноï дисфункцïï протягом гострого перюду травматич-roï хвороби. Вих1д iз травматичного шоку супрово-джувався тенденщею до нормaлiзaцïï рiвня NO, що свщчило про ефективнiсть iнтенсивноï терапИ, зо-крема рiдинноï ресусцитaцïï [1, 23].
Результати дослщження продемонстрували зна-чне пщвищення рiвня NO з одночасним зменшен-ням H2S до кшця першого дня пiсля полиравми на rai iнтенсивноï терaпïï та стабЫзацН гемодинaмiч-них пaрaметрiв пащенпв (рис. 1, 2).
Вмiст NO в лiзaтi лiмфоцитiв не вiдрiзнявся сут-тево вщ вмiсту в сироватщ кровi з тенденцiею до нормaлiзaцïï впродовж першоï доби лжування пащ-ентiв iз полiтрaвмою. Рiвень H2S у лiзaтi лiмфоцитiв був вiрогiдно вищим, н1ж у сироватщ кров^ проте динaмiкa протягом першоï доби була подiбною. На rai проведення iнтенсивноï терaпïï рiвень H2S кровi зменшувався i досягав норми як у сироватщ кров^ так i в лiзaтi лiмфоцитiв [24].
Результати дослщження продемонстрували зна-чне тдвищення р1вня NO-синтази за рахунок збшь-шення р1вня як iNOS, так i eNOS. При цьому звер-тае на себе увагу змша вiдношення iNOS до eNOS, а саме збшьшення iNOS у пропорцИ вiд 14,2 ± 1,1 % на початку лжування до 21,9 ± 1,0 % через 24 годи-ни пiсля травми (табл. 1). При цьому тдвищувався
також piBeHb eNOS, який у фiзiологiчному CTaHi Bi-дiграe стабiлiзуючу роль у захистi ендотелiю. Таким чином, на xni збiльшення iNOS i eNOS юнувало зна-чне переважання iNOS над eNOS.
Протягом першо! доби пiсля полiтравми спо-стерiгалося значне зниження рiвня H2S, що може свiдчити про дисбаланс м1ж прозапальними ефек-
Динамiка H2S у сироватцi KpoBi
Динамiка H2S у лiзатi лiмфоцитiв
80 75 70 65 60 55 50 45
H2S_1 H2S_2
105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50
H2S_1 H2S_2
Рисунок 1. Пор'вняльна характеристика piBHiB H2S у сироватц кров'1 та в л'зат л'1мфоцитш при надходженн та через 24 год лкування пац '1ент1в i3 полтравмою
Динамка NO у сироватц KpoBi
Динамка NO у лiзатi лiмфoцитiв
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2
NO_1 NO_2
□ Median
□ 25-75 % I Min-Max
0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20
NO_1 NO_2
Рисунок 2. Пор'вняльна характеристика pîbhîb NO у сироватц кров'1 та в л'зат л'1мфоцитш при надходженН та через 24 год лкування пац '1ент1в i3 полтравмою
Таблиця 1. Пор'вняльна динамка рiвня NOS, iNOS, eNOS у лiзатi л'1мфоцит'1в у пац1ент'1в у рiзнi перюди травми, М ± m, Me (25%; 75%)
Показник При госпiталiзацiï Через 24 години P-value
NOS, нмоль/хв х мл 311,0 ± 16,3 301,8 (271,7; 319,3) 489,7 ± 21,3 495,3 (434,4; 561,5) < 0,001
iNOS, нмоль/хв х мл 43,8 ± 4,1 41,6 (31,2; 53,1) 80,3 ± 7,4 77,7 (68,8; 87,8) < 0,001
eNOS, нмоль/хв х мл 268,0 ± 15,1 261,6 (238,2; 308,3) 370,9 ± 16,3 378,8 (337,3; 416,6) < 0,001
«
тами iндуцибельноï NOS i протизапальною дieю H2S. Зниження рiвня гщроген сульфщу, можливо, вщбувалось внаслiдок вичерпання виробництва H2S у вiдповiдь на полиравму, що призводить до посла-блення його захисноï ролi. H2S виступае також регулятором NO-синтази, про що свiдчить встановлена нами негативна кореляц1я вмiсту H2S i активност NOS (рис. 2).
Арпнш е единим субстратом для синтезу NO шляхом утворення його метаболтв NOx (NO2 + NO3) i сприяе пролiферацïï i дозрiванню Т-клггин людини. Аргiнiн також метаболiзуеться ферментом арпназою, що продукуе сечовину й орттин, попе-редник полiамiнiв.
При надходжент пацiентiв iз полiтравмою концентрац1я аргiнiну в сироватцi кровi стано-вила 66,6 ± 1,3 мкг/мл, активнiсть аргiнази — 0,26 ± 0,01 мкмоль/хв х мл. Вмют сечовини в си-роватцi кровi на момент госпiталiзацïï становив 8,5 ± 0,6 ммоль/л, рiвень бшка — 58,1 ± 0,9 г/л (табл. 2).
Через добу iнтенсивноï терапïï рiвень арпш-ну в сироватцi кровi статистично значуще зни-жувався i становив 59,5 ± 0,9 мкг/мл (t = 4,3, p < 0,001), активтсть аргшази залишалась в межах 0,27 ± 0,01 мкмоль/хв х мл. Вмiст сечовини до кшця першоï доби в сироватщ кровi вiрогiдно зрiс, перевищивши норму, i становив 10,7 ± 0,6 ммоль/л (t = 2,6, p = 0,01), рiвень бшка знижувався статистично значуще до 53,8 ± 1,1 г/л (t = 3,03, p = 0,02).
Таким чином, наше дослщження показало зниження рiвня арпншу на фот незмiнноï активностi аргiназ, що вказуе на посилений рiвень метаболiзму аргiнiну — засiб пiдтримки функцИ ендотелiю шляхом поповнення дефщиту NO, який виникае у пащ-ентiв iз перших годин тсля травми.
Нашi данi збiгаються з науковими роботами, де в експеримент на мишах встановлено, що травма збшьшувала експресiю й активнiсть бшка аргшази I селезшки (р = 0,01) протягом 12 год i протягом при-наймш 48 год тсля травми та збталася з пщвище-ним вмiстом мРНК аргшази I через 24 год (р < 0,05) [25].
Як вщомо з лггератури, арпназа, а не iNOS е домшуючим шляхом для метаболiзму аргiнiну, зо-крема в iмунних клiтинах селезiнки через 24 год тсля травми [25]. Нашi дат мають певнi вщмш-носп, а саме: встановлено зростання активносп NO-синтази, особливо iNOS на фот незмiнноï активностi аргiназ. Це вказуе, на наш погляд, на домшування NOS у регуляцИ метаболiзму арпншу в напрямi синтезу нiтроксиду, шдтримщ судинно-го тонусу, регуляцïï обмшу NO. Причиною цього може бути знижена активнiсть арпншосукцинат-синтази, яка каталiзуе взаемодiю цитрулiну з ас-партатом, продуктом я^ е арпншосукцинат, що вiдразу ж розщеплюеться арпншосукциназою (ар-гiнiносукцинат-лiазою) до аргiнiну та фумарату [26, 27] порiвняно з iNOS або/i браком каналювання субстрапв м1ж ферментами [28].
H2S
Рисунок 3. Кореляця м'ж р '1внями H2S та NOS
Таблиця 2. Пор'!вняльш piBHi арпншу, арпнази, сечовини, загального блка в сироватц кров! пац'1ент'1в
у pi3rn перюди травми
Показник При госпiталiзацiï Через 24 години P-value Репонарна норма
Арпназа, мкмоль/хв х мл 0,26 ± 0,01 0,27 ± 0,01 0,73 0,27 ± 0,02
Арпшн, мкг/мл 66,6 ± 1,4 59,5 ± 0,9 < 0,001 80,2 ± 3,7
NOx, мкмоль/л 2,31 ± 0,16 2,78 ± 0,17 < 0,001 1,78 ± 0,08
Сечовина, ммоль/л 8,5 ± 0,6 10,7 ± 0,6 0,01 4,3 ± 1,4
Загальний бток, г/л 58,1 ± 0,9 53,8 ± 1,1 0,02 68,4 ± 2,6
Другий етап циклу орнiтину (сечовини) поля-гае в розщепленнi аргiнiну тд впливом аргiнази на сечовину та орштин. Мiтохондрiальнi та цитоплаз-матичш ферменти циклу сечовини утворюють клас-тери, в яких продукт одше! реакци безпосередньо передаеться активному центру ферменту, що ката-лiзуе наступну. Таким чином, як цитрулiн, так i ар-гiнiносукцинат, аргiнiн та орштин пщлягають кана-люванню i не розчиняються у цитозолi. У загальний пул метаболiтiв вивiльняеться тшьки сечовина [6].
У наших пащенпв iз полiтравмою протягом пер-шо! доби сталось вiрогiдне зростання вмюту сечовини, що е проявом активного катаболiзму бшка, загальний рiвень якого в цей перюд вiрогiдно знижувався до 53,8 ± 1,1 г/л (табл. 2). Аспартат, що утворюеться у мiтохондрiях у реакци переамiнування м1ж оксалоаце-татом та глутаматом, може переноситись у цитозоль, де вiн виступае донором оксиду азоту в реакци синтезу арпншосукцинату. Щ реакци об'еднують пщ назвою «аспартат-арпншосукцинатний шунт», що забезпе-чуе зв'язок мiж окремими метаболiчними шляхами, за якими перетворюються амшогрупи та карбоновi скелети амшокислот [6]. Власне, наявнють сум1жних шлях1в метаболiзму нiтросполук дозволяе досягти при стреа, яким е полiтравма, нормалiзацii функци ендо-телiю, зменшення ппокси та збереження внутрiшнiх резервiв субстратiв для синтезу газотрансми^в.
Висновки
1. В гострому перiодi полiтравми спостериаеть-ся розвиток ендотелiальноi дисфункцп, що пщтвер-джуеться статистично значущими змiнами рiвня газотрансмiтерiв i !х метаболiтiв у сироватщ кровi хворих (N0, N0x, H2S). Концентрацп N0 та про-дуктiв його окиснення (N0x) у сироватщ кров^ ви-значенi при госпи^заци, становлять собою чутли-вi маркери тяжкостi полiтравми.
2. 1нтенсивна терапiя в гострому перiодi поль травми протягом доби сприяе нормалiзацii рiвня N0 та H2S на фон статистично значущого зростання вмюту метаболтв N0 (N0x) у сироватщ кровь Вказаш змiни поеднуються зi значним шдвищен-ням активност N0-синтаз, що свiдчить про !х до-мiнування в регуляцп метаболiзму аргiнiну в напря-мi синтезу штроксиду на противагу незмiннiй у цей перюд активност аргiназ. Низький рiвень N0x у хворих iз вкрай тяжкою травмою при госпи^заци може прогнозувати несприятливий перебiг гострого перiоду травматичноi хвороби.
3. Протягом шршо! доби вщбуваеться посилен-ня катаболiчних процесiв, про що свщчить статистично значуще зростання вмюту сечовини i зменшення рiвня бiлка в сироватцi кровi. Порiвняно iз загальними клiнiчними показниками газотрансмь тери швидше i чутливiше реагують на змши в гомео-стаз^ що дозволяе використовувати !х як бюмарке-ри тяжкостi i прогнозу полггравми в гострий перiод.
Конфлжт iнтересiв. Автор заявляе про вщсутнють конфлiкту iнтересiв при пiдготовцi даноi статтi.
^ш
Список лператури
1. Матолтець Н.В. Роль газотрансмiтерiв у патогенезi органног дисфункцп при полтравмь Медицина Heeid^adHux сташв. 2018. № 3(90). С. 33-39 (фах.). doi: 10.22141/22240586.3.90.2018.129480.
2. Tranca S.D., Petri^or C.L., Hagau N. Biomarkers in polytrauma induced systemic inflammatory response syndrome and sepsis — a narrative review. Romanian Journal of Anaesthesia and Intensive Care. 2014. 21(2). Р. 118-122. PMCID: PMC5505349. PMID: 28913443.
3. Roy J., Galano J.-M., Durand T. et al. Physiological role of reactive oxygen species as promoters of natural defenses. The FASEB Journal. 2017. 31(9). Р. 3729-3745. doi: 10.1096/ fj.201700170R.
4. Menges T., Engel J., Welters I. et al. Changes in blood lymphocyte populations after multiple trauma: association with post-traumatic complications. Crit. Care Med. 1999. 27(4). Р. 733-40. PMID: 10321662.
5. Pierrakos C, Vincent J.L. Sepsis biomarkers: a review. Crit. Care. 2010.14. Р. 1-18. doi: 10.1186/cc8872.
6. Namas R.A., Mi Q, Namas R. et al. Insights into the Role of Chemokines, Damage-Associated Molecular Patterns, and Lymphocyte-Derived Mediators from Computational Models of Trauma-Induced Inflammation. Antioxid. Redox Signal. 2015. 23(17). Р. 1370-87. PMCID: PMC4685502, PMID: 26560096.
7. Марков Х.М. О биорегуляторной системе L-аргинин оксид азота. Пат. физиология и эксперим. терапия. 1996. № 1. С. 34-39.
8. Lo Faro M.L., Fox В., Whatmore J.L., Winyard P.G., Whiteman M. Hydrogen sulfide and nitric oxide interactions in inflammation. Nitric Oxide. 2014. 41. Р. 38-47. doi: 10.1016/j. niox.2014.05.014.
9. Gamboa A, Abraham R., Diedrich A. et al. Role of Ade-nosine and Nitric Oxide on the Mechanisms of Action of Dipiri-damole. Stroke. 2005. Vol. 36. P. 2170-2175. doi: 10.1161/01. STR.0000179044.37760.9d.
10. Ванин А.Ф. Оксид азота в биомедицинских исследованиях.. Вестн. РАМН. 2000. № 4. С. 3-5.
11. блейник М.В. Хiрургiчна корекщя та профлактика порушень лжвородинамжи при лжуванш розривiв артерi-альних аневризм головного мозку: Автореф. дис... канд. мед. наук: спец. 14.01.05 «нейрохiрургiя». Кигв, 2015. 20 с. Режим доступу: http://library.odmu.edu.ua/catalog/233063
12. Малахов В.А., Монастырский В.О., Дженелид-зе Т.Т. Оксид азота и иммунонейроэндокринная система. Междунар. неврол. журнал. 2008. № 3(19). С. 14-18. Режим доступу: http://www.mif-ua.com/archive/article/6143.
13. Wu G., Morris S.M. Jr. Arginine metabolism: nitric oxide and beyond. Biochem. J. 1998. 15. Р. 1-17. PMID 9806879.
14. Якушев В.И., Покровский М.В., Корокин М.В., Покровская Т.Г., Куликовская В.А., Ершов И.Н., Бесхмель-ницына Е.А., Арустамова А.А., Котельникова Л.В. Аргиназа — новая мишень для фармакологической коррекции эндотелиальной дисфункции. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2012. Vol. 20-3. № 22(141). Р. 36-40.
15. Munder M. Arginase: an emerging key player in the mammalian immune system. Br. J. Pharmacol. 2009. 158(3). Р. 63851. doi: 10.1111/j.1476-5381.2009.00291.x.
16. William Caldwell R, Paulo C. Rodriguez, Haroldo A Toque, S. Priya Narayanan, Ruth B. Caldwell. Arginase: A Mul-tifaceted Enzyme Important in Health and Disease. Physiol Rev. 2018Apr 1. 98(2). Р. 641-665. Published online 2018Feb 7. doi: 10.1152/physrev.00037.2016. PMCID:PMC5966718.
17. Наказ МШстерства охорони здоров'я Украгни eid 17 квтня 2014року № 275. Ушфжований клЫчний протокол екстреног', первинног', вторинног' (спецiалiзованоi), третин-ног (високоспецiалiзованоi) медичног' допомоги та медичног' реабштаци при геморагiчному iнсультi (внутршньомозкова гематома, аневризмальний субарахногдальний крововилив) [Електронний ресурс]/ Розроб.: М.К. Хобзей, Т.С. Мщенко, А.В. Степененко та ш. Кигв, 2014. 99 с.
18. Bryan N.S., Grisham M.B. Methods to detect nitric oxide and its metabolites in biological samples. Free Radic. Biol. Med. 2007. 43(5). Р. 645-657. doi: 10.1016/j.freerad-biomed.2007.04.026.
19. Березовський В.Я., Плотнжова Л.М. Роль ендо-генного Ырководню в регуляци фiзiологiчних функцш ор-гатзму. Медична гiдрологiя та реабштащя. 2013. № 1. С. 117-122. Режим доступу: https://fz.kiev.ua/journals/2015_ V.61/2015_3/2015_3-28-34.pdf.
20. Раваева М.Ю., Чуян Е.Н. Измерение активности системы оксида азота под действием низкоинтенсивного излучения: Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия Биология. Химия. 2011. 24. Р. 201-10.
21. Geyer J.W., Dabich D. Rapid method for determination of arginase activity in tissue homogenates. Anal. Biochem. 1971 Feb. 39(2). Р. 412-7. doi: 10.1016/0003-2697(71)90431-3.
22. Алейникова Т.Л., Рубцова Г.В., Павлова Н.А Руководство к практическим занятиям по биохимии. Москва: Медицина, 2000.
23. Матолiнець Н.В. Динамка сироваткових рiвнiв ме-таболШв оксиду азоту та сульфiду водню як маркерiв роз-витку органног' дисфункци у гострому перiодi полтравми. Медицина неотложных состояний. 2018. № 4(91). С. 107113. doi: 10.25284/2519-2078.4(85).2018.151465
24. Matolinets N., Sklyarova H., Sklyarov A. Nitric oxide and hydrogen sulfide markers of acute period of polytraumа. Wiadomosci lekarskie. 2018. № 8(85). С. 1489-1492. PMID: 30684329.
25. Bernard A.C., Mistry S.K., Morris S.M. Jr, O'Brien W.E, Tsuei BJ, Maley M.E., Shirley LA, Kearney P.A., Boulanger B.R., Ochoa J.B. Alterations in arginine metabolic enzymes in trauma. Shock. 2001 Mar. 15(3). Р. 2159. PMID: 11236905.
26. Мхтарян Л.С., Кучменко О.Б., бвстратова 1.Н., Лткан Н.Г., Василинчук Н.М., Дроботько Т.Ф. Цитрулн як маркер функцюнального стану оргашв за умов патоло-гiчних сташв. Украгнський кардiологiчний журнал. 2016. 3. С. 109-115.
27. Nelson D.L., Cox M.M. Lehninger Principles of Biochemistry (вид. 5th). W.H. Freeman. 2008. ISBN 978-0-71677108-1.
28. Daiber A., Steven S., Weber A et al. Targeting vascular (endothelial) dysfunction. Br. J. Pharmacol. 2016. doi: 10.1111/ bph.13517.
Отримано 17.03.2019 ■
Матолинец Н.В.
Львовский национальный медицинский университет имени Данила Галицкого, г. Львов, Украина
Патогенетическая роль газотрансмиттеров и метаболитов орнитинового цикла в формировании эндотелиальной дисфункции в остром периоде политравмы
Резюме. Актуальность. В остром периоде политравмы наблюдается развитие значительных расстройств гомеостаза, метаболизма и энергообеспечения клеток с высокой частотой осложнений и летальности. Актуальными являются исследования, направленные на поиск показателей, которые уже при поступлении пациентов представляли бы собой чувствительные маркеры тяжести политравмы и прогноза. Эндотелий регулирует основные гомеостатические функции, такие как тонус сосудов, циркуляция клеток крови, воспаление и активность тромбоцитов, а также пролиферацию и рост подчиненных гладких мышц, действует как барьер для контроля обмена нутриентами, биомолекул и мессенджерами между кровью и окружающими тканями. Изучается роль эндотелиальной дисфункции в углублении гипоксиче-ского повреждения тканей при травме. Цель работы: определить патогенетическую роль газотрансмиттеров сыворотки крови и лизата лимфоцитов и метаболитов цикла мочевины в развитии эндотелиальной дисфункции в остром периоде политравмы. Материалы и методы. В работе приведены данные клинического обследования и лечения 37 больных со среднетяжелой и тяжелой политравмой, доставленных в отделение анестезиологии и интенсивной терапии Клинической больницы скорой
помощи г. Львова. Средний возраст пострадавших составлял 48,4 ± 5,2 года. В исследование не включали лиц с декомпенсированной хронической сопутствующей патологией. Исследование биохимических показателей проводили на базе лаборатории кафедры биохимии ЛНМУ имени Данила Галицкого. Результаты. При госпитализации в сыворотке крови пострадавших отмечено статистически значимое снижение содержания оксида азота (N0) на фоне повышения содержания его метаболитов ^0х) и сероводорода (Н^). В течение первых суток интенсивной терапии отмечались нормализация содержания Н^, рост к уровню контроля уровня N0 на фоне дальнейшего статистически значимого роста содержания N0x, уровень Н^ приближался к группе контроля и достоверно снижался в сравнении с исходными данными. Достоверное снижение в течение 24 часов содержания аргинина и неизменная активность аргиназы указывают на усиленный метаболизм аргинина как средства восполнения дефицита N0. Содержание мочевины к концу первых суток в сыворотке крови достоверно выросло, уровень белка статистически значимо снизился. Установлена отрицательная корреляция содержания Н^ и активности N0-синтазы, что указывает на регуляторное влияние данного газотрансмиттера на активность фермента. Обращает на
себя внимание изменение отношения iN0S к еN0S, а именно увеличение iN0S в пропорции от 14,2 ± 1,1 % в начале лечения до 21,9 ± 1,0 % через 24 часа после травмы. При этом повышается также уровень еN0S, который в физиологическом состоянии играет стабилизирующую роль в защите эндотелия. Таким образом, на фоне увеличения iN0S и еN0S существует преобладание iN0S над еN0S. Выводы. В остром периоде политравмы на фоне усиления катаболических процессов наблюдается развитие эндотелиальной дисфункции, что подтверждается изменениями содержания газотрансмиттеров и их мета-
^т
болитов в сыворотке крови больных (N0, N0x и Н^), которые представляют собой чувствительные маркеры тяжести политравмы. Интенсивная терапия в течение суток способствует тенденции к нормализации их содержания. Указанные изменения сочетаются со значительным повышением активности N0-синтазы в противовес неизменной в этот период активности аргиназы, что свидетельствует о доминировании метаболизма аргинина в направлении синтеза нитроксида.
Ключевые слова: политравма; оксид азота; N0-синтаза; сероводород; аргинин; аргиназа
N.V. Matolinets
Danylo Halytsky Lviv National Medical University, Lviv, Ukraine
Pathogenetic role of gaseous transmitters and urea cycle metabolites in endothelial dysfunction onset during acute period of polytrauma
Abstract. Background. Considerable homeostatic, metabolic and cell energy supply disorders occur during acute period of polytrauma, which lead to a high rate of complications and mortality. Investigations aimed to detect highly sensitive bio-markers of polytrauma degree and its prognosis are very urgent. Endothelium regulates main hemostatic functions such as vascular tone, blood cells circulation, inflammatory responses, thrombocytes activity, proliferation and growth of underlying smooth muscles, and acts as a control barrier for nutrients, biomolecules and signaling molecules between blood and surrounding tissues. Significance of endothelial dysfunction in increased cellular hypoxic damage in trauma is studied. The purpose was to determine pathogenic role of gaseous transmitters in blood serum and lymphocyte lysate, and urea cycle metabolites in endothelium dysfunction during acute period of polytrauma. Materials and methods. Data from clinical examination and treatment of 37 patients with moderate and severe polytrauma who were admitted to the intensive care unit (the department of anesthesiology and intensive care) of Lviv Emergency Hospital are presented. The mean age of all patients was 48.4 ± 5.2 years. Patients with decompensated chronic diseases were excluded from the study. Analysis of biochemical markers was performed in laboratory of biochemical department of Danylo Halytsky Lviv National Medical University. Results. There was a statistically significant decrease in nitric oxide (NO) serum level while levels of its metabolites (NOx) and hydrogen sulfide (H2S) were increased at the time of admission. During first 24 hours of intensive care, H2S level normalized, NO level increased to the control one with a simultaneous statistically significant increase of NOx level. H2S level approached to the control group
level and was significantly decreasing compared to the baseline. A significant decrease in arginine level and constant arginase activity during 24 hours indicate the intensified arginine metabolism as a way of NO replenishment. Twenty-four hours after the admission, urea serum level significantly increased, exceeded normal range, protein serum level significantly decreased. We found a negative correlation between H2S level and NO-synthase activity, which indicates regulatory influence of this gaseous transmitter on the enzyme activity. However, attention is drawn to the change in the ratio of inducible nitric oxide synthase (iNOS) to endothelial nitric oxide synthase (eNOS), namely, the iNOS increase in the proportion from 14.2 ± 1.1 % at the beginning of the therapy to 21.9 ± 1.0 % 24 hours after the injury. Simultaneously, eNOS level increases that in physiological conditions has a stabilizing influence on endothelium protection. So, while both levels of iNOS and eNOS are increasing, there is a prevalence of iNOS over eNOS. Conclusions. During the acute period of polytrauma, the development of endothelial dysfunction is observed against the background of enhancement of catabolic processes, and this is confirmed by the changes of gaseous transmitters and their metabolites serum levels (NO, NOx i H2S), which are sensitive markers of polytrauma severity. Intensive care during the first day after the admission helps to normalize their levels. The indicated changes are combined with a significant increase in the activity of NO-synthase, as against the unchanged activity of arginases in this period, which indicates the dominance of arginine metabolism in the direction of nitroxide synthesis.
Keywords: polytrauma; nitric oxide; NO-synthase; hydrogen sulfide; arginine; arginase
