CC BY
55
УДК 616 - 002.44/.45:577.125.
Л. М. Мосина, А. А. Котляров, Е. В. Кочеткова, Т. В. Тарасова
ПАТОЛОГИЯ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА ТКАНЕЙ ПРИ УЛЬЦЕРОГЕНЕЗЕ
Статья посвящена изучению роли системных нарушений липидного обмена в патогенезе язвообразования. В основу работы положены экспериментальные исследования на 40 белых крысах. Для образования язвенных дефектов использовали лекарственную модель ульцерогенеза.
Введение
Язвенная болезнь - одно из наиболее распространенных заболеваний органов пищеварения. Отсутствие существенной тенденции к снижению заболеваемости, часто рецидивирующее течение, тяжесть осложнений, а также высокий процент нетрудоспособности больных вынуждает исследователей уточнять этиологические и патогенетические аспекты язвенной болезни, разрабатывать и совершенствовать известные методы лечения больных [1, 2]. Одним из важных патогенетических механизмов развития и хронизации язвенной болезни является тканевая гипоксия с последующим нарушением биоэнергетики и окислительных процессов. Кислородзависимые процессы являются основой метаболизма клеток, определяя интенсивность реакций аккумуляции и трансформации энергии, синтеза внутриклеточных регуляторов (циклических нуклеотидов, эйкозаминов), возрастания уровня продуктов перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот фосфолипидов клеточных мембран [2, 3]. Последние способны вызывать окисление различных биологических субстратов и тем самым повреждать белки и липиды мембран, инактивировать ферменты, изменять структуры макромолекул, целостность клетки и внутриклеточных органелл [4, 5].
Общеизвестны достижения физико-химической биологии, свидетельствующие о фундаментальной роли липидов в молекулярной организации и функционировании живых структур [6, 7]. Липиды служат основным молекулярным компонентом, определяющим структурно-функциональное состояние биомембран клеточных образований. Липиды и их метаболиты являются вторыми посредниками (вторичными мессенджерами) и участвуют в регуляции важнейших клеточных процессов, в том числе связанных с передачей информации в ядро клетки и изменением активности генов. В то же время известно, что в основе повреждения клеточных структур лежат деструктивные изменения в биомембранах, определяющих неравновесное состояние, избирательную проницаемость, рецепторопосредованное восприятие гормональных, медиаторных и других влияний. В связи с этим становится очевидным, что нарушения липидного обмена являются инициирующим звеном в патогенезе различных заболеваний и требуют своевременной целенаправленной их коррекции [8-11].
Учитывая, что язвенная болезнь - это деструктивный процесс, протекающий с нарушением целостности биологических мембран клеточных структур, основу которых составляют липидные бислои, целью исследования явилось изучение роли нарушений липидного метаболизма в патогенезе по-
ражений слизистой оболочки желудка и тонкой кишки при действии лекарственного ульцерогенного фактора.
Для моделирования ульцерогенеза нами выбран индометацин как наиболее часто применяемый в терапии различных заболеваний.
Это обосновано тем, что нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) в настоящее время широко применяются в практике лечения больных, страдающих различными заболеваниями. Предполагается, что около 30 млн людей на земном шаре ежедневно принимают НПВП, более 40-45% из них это лица пожилого и старческого возраста. Однако частое или продолжительное их использование приводит к серьезным осложнениям, самое частое из которых - язва желудка и двенадцатиперстной кишки.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились на 40 белых крысах массой 200 г. Для моделирования «лекарственной» язвы животным в течение пяти дней интраже-лудочно с помощью специального катетера вводили 5 мг/кг индометацина; до и после введения препарата животным не давали пищи и воды в течение 3-4 ч. Способ моделирования был подобран эмпирически (собственная модификация). Модель стандартизирована, т.к. в контрольных сериях опытов на слизистой оболочке желудка и тонкой кишки возникали однотипные повреждения в виде точечных кровоизлияний, эрозий и язв.
В контрольные сроки (через пять суток) под эфирным наркозом производили лапаротомию, забор крови. Животных выводили из опыта путем добавления хлороформа к эфирному наркозу. При вскрытии оценивали состояние слизистой оболочки желудка и тонкой кишки, определяли характер ее повреждений, которые подразделяли на точечные кровоизлияния, эрозии и язвы, а также производили забор тканей желудка, тонкой кишки для исследования липидного гомеостаза.
Для каждого вида повреждений слизистой оболочки желудка и тонкой кишки рассчитывали «язвенный индекс» Паулса по формуле
(п ■ к) / 100,
где п - среднее число деструкций на одно животное в группе, к - процент поражений животных в группе. В соответствии с методическим подходом индекс Паулса отражает достоверную разницу в степени образования деструкции слизистой оболочки желудка и тонкой кишки, если отношение двух сравниваемых групп превышает число 2 и более [12]. Исследование липидных компонентов биомембран проводилось методом хроматографического анализа (тонкослойной хроматографии). Липиды фракционировали методом тонкослойной хроматографии на силикагелевых пластинах. Полярные фосфолипиды разделяли на пластинах фирмы Мегк на стеклянной основе, нейтральные липиды фракционировали на силикагелевых пластинах для обра-щенно-фазной тонкослойной хроматографии (Россия).
Результаты исследования
Макроскопическое исследование слизистой оболочки желудка показало, что деструктивные изменения в ней наблюдались у всех животных (таблица 1).
Таблица 1
Характер повреждений слизистой оболочки желудка на модели лекарственного ульцерогенеза
Показатели Виды деструкций Опытная группа
п %
Количество животных в группе (и), % -пораженные животные Точечные кровоизлияния 40 100
Эрозии 40 100
Язвы 40 100
Среднее число деструкций на одно животное, М ± т Точечные кровоизлияния 5,3 ± 0,47
Эрозии 4,7 ± 0,28
Язвы 3,1 ± 0,29
Индекс Паулса Точечные кровоизлияния 5,3
Эрозии 4,7
Язвы 3,1
Точечные кровоизлияния у животных локализовались преимущественно в фундальном отделе желудка. Число точечных кровоизлияний на одно животное составило 5,3 ± 0,47. Индекс Паулса равнялся 5,3. Эрозии в основном определялись на границе между антральным и фундальным отделами желудка. Количество их составляло 4,7 ± 0,28. Индекс Паулса для этого вида повреждений равнялся 4,7. Язвы локализовались преимущественно по малой кривизне желудка. Среднее число их на особь составило 3,1 ± 0,29. Индекс Паулса, рассчитанный на всю группу, равнялся 3,1.
При исследовании слизистой оболочки тонкой кишки деструктивные изменения также определялись у всех подопытных животных (таблица 2).
Таблица 2
Характер повреждений слизистой оболочки тонкой кишки на модели лекарственного ульцерогенеза
Показатели Виды деструкций Опытная группа
п %
Количество животных в группе (и), % -пораженные животные Точечные кровоизлияния 40 100
Эрозии 40 100
Язвы 40 100
Среднее число деструкций на одно животное, М ± т Точечные кровоизлияния 17,4 ± 0,78
Эрозии 13,1 ± 0,86
Язвы 10,9 ± 0,5
Индекс Паулса Точечные кровоизлияния 17,4
Эрозии 13,1
Язвы 10,9
Точечные кровоизлияния составили в среднем 17,4 ± 0,78 на одно животное. Индекс Паулса равнялся 17,4. Выявлено, что среднее количество эрозий составило 13,1 ± 0,86. Индекс Паулса для данного вида повреждений был равен 13,1. Среднее количество язв на одну особь составило 10,9 ± 0,5. При этом индекс Паулса равнялся 10,9.
Таким образом, выбранная модель лекарственного ульцерогенеза адекватна для углубленного изучения (на молекулярном уровне) патогенеза морфофункциональных изменений в ткани желудка, тонкой кишки. В подтвер-
ждении указанного является то, что при выбранной модели у всех животных на слизистой оболочке желудка и тонкой кишки развивались деструктивные процессы в виде язвенных дефектов, эрозий, кровоизлияний.
При экспериментальном ульцерогенезе нарушения в обмене липидов возникают прежде всего в желудке.
В норме для ткани желудка крыс характерно высокое содержание суммарных фосфолипидов, холестерола, эфиров холестерола, фосфатидилхолина и фосфатидилсерина. Диацилглицеролы, триацилглицеролы, моноацилглице-ролы, сфингомиелин, фосфатидилинозит, фосфатидилэтаноламин представлены в меньших количествах.
Через пять дней эксперимента в ткани желудка по отношению к норме происходило уменьшение уровня триацилглицеролов на 27,23% (р < 0,05), холестерола - на 11,56% (р < 0,05), эфиров холестерола - на 16,35% (р < 0,05) (таблица 3, рис. 1).
Таблица 3
Состав липидов плазмы крови и тканевых структур желудка, тонкой кишки на модели лекарственного ульцерогенеза (М ± т) (в процентах)
Показатель Группа Желудок Тонкая кишка Плазма крови
Суммарные фосфолипиды I 26,88 ± 0,60 28,91 ± 0,37 30,55 ± 0,38
II 25,51 ± 0,99 27,46 ± 0,24* 26,29 ± 1,36*
Моноацилглицеролы I 4,41 ± 0,08 1,11 ± 0,01 0,44 ± 0,01
II 5,79 ± 0,24* 1,91 ± 0,03* 1,24 ± 0,04*
Холестерол I 36,62 ± 0,36 35,17 ± 0,58 32,09 ± 0,46
II 32,39 ± 1,11* 30,38 ± 1,08* 30,42 ± 1,17
Эфиры холестерола I 15,73 ± 0,25 18,42 ± 0,31 22,32 ± 0,28
II 13,16 ± 0,53* 14,08 ± 0,44* 20,42 ± 0,85*
Диацилглицеролы I 2,01 ± 0,06 3,03 ± 0,06 3,84 ± 0,07
II 4,33 ± 0,20* 5,92 ± 0,22* 3,09 ± 0,14*
Свободные жирные кислоты I 8,83 ± 0,16 7,91 ± 0,09 2,84 ± 0,05
II 14,66 ± 0,49* 15,08 ± 0,44* 6,81 ± 0,21*
Триацилглицеролы I 5,62 ± 0,08 5,48 ± 0,06 8,12 ± 0,10
II 4,09 ± 0,21* 5,08 ± 0,21 11,78 ± 0,36*
Сфингомиелин I 16,91 ± 0,23 20,62 ± 0,33 18,65 ± 0,32
II 16,13 ± 0,34 19,41 ± 0,45* 17,84 ± 0,44
Лизофосфолипиды I 4,29 ± 0,05 8,81 ± 0,15 6,43 ± 0,08
II 7,03 ± 0,17* 14,19 ± 0,39* 10,37 ± 0,34*
Фосфатидилхолин I 45,78 ± 0,74 51,04 ± 0,81 40,43 ± 0,43
II 40,07 ± 1,55* 44,62 ± 1,19* 36,78 ± 1,29*
Фосфатидилсерин I 12,43 ± 0,17 6,12 ± 0,07 4,95 ± 0,07
II 10,38 ± 0,35* 5,39 ± 0,24* 3,28 ± 0,13*
Фосфатидилинозит I 6,78 ± 0,08 3,24 ± 0,04 9,11 ± 0,12
II 5,38 ± 0,12* 2,79 ± 0,13* 8,87 ± 0,37
Фосфатидилэтаноламин I 13,86 ± 0,21 10,31 ± 0,26 20,65 ± 0,25
II 21,02 ± 0,50* 13,62 ± 0,40* 22,78 ± 0,71*
Примечания: I - норма (интактная группа); II - контрольная группа; * - достоверность изменений по отношению к норме при р < 0,05.
250.00
200.00
150.00
%
100.00 50,00
0,00
Рис. 1 Качественные и количественные изменения состава липидов ткани желудка на модели лекарственного ульцерогенеза. Нормальные значения показателей приняты за 100%. Звездочкой отмечены данные, изменение которых достоверно по отношению к норме
При этом обнаруживалось увеличение содержания моноацилглицеролов на 31,28% (р < 0,05), диацилглицеролов - на 115,73% (р < 0,05), свидетельствующее об активности метаболических процессов, характеризующее глубокие изменения в обмене нейтральных жиров. Обращает внимание факт накопления по сравнению с нормой свободных жирных кислот на 65,92% (р < 0,05) и ли-зофосфолипидов - на 63,77% (р < 0,05), которые являются критерием высокой активности липолитических ферментов. Содержания суммарных фосфолипидов по отношению к норме не изменялось. Однако изменялся их количественный и качественный состав фосфолипидов: уровень фосфатидилэтано-ламина увеличивался на 51,68% (р < 0,05), содержание фосфатидилинозита, фосфатидилсерина, фосфатидилхолина уменьшалось на 20,60; 16,50; 12,47% (р < 0,05) соответственно.
Для ткани тонкой кишки крыс в норме характерно высокое содержание сфингомиелина, холестерола и эфиров холестерола. Диацилглицеролы, триа-цилглицеролы, фосфатидилсерин, фосфатидилинозит представлены в меньших количествах. По отношению к норме в спектре нейтральных липидов отмечалось следующее: был снижен уровень холестерола на 13,61% (р < 0,05) и эфиров холестерола на 23,53% (р < 0,05) (см. таблицу 3, рис. 2).
Увеличивался уровень моноацилглицеролов на 72,48% (р < 0,05), диа-цилглицеролов - на 95,52% (р < 0,05), свободных жирных кислот - на 90,60% (р < 0,05) и лизофосфолипидов - на 61,01% (р < 0,05). Содержание суммарных фосфолипидов по отношению к норме уменьшилось на 5,03% (р < 0,05) за счет уменьшения сфингомиелина, фосфатидилинозита, фосфатидилсерина, фосфатидилхолина на 5,85; 13,89; 11,90; 12,58% (р < 0,05) соответственно. Уровень фосфатидилэтаноламина возрос на 32,08% (р < 0,05). Содержание триацилглицеролов по отношению к норме не изменялось.
Изменения липидного гомеостаза наблюдались и в плазме крови. Для плазмы крови крыс в норме характерно высокое содержание холестерола, эфиров холестерола, фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина. Моно-
£
СФ МАГ ХС ЭХС ДАГ СЖК ТАГ СФМ ЛФЛ ФХ ФС ФИ ФЭА □ Норма □ Модель
*
*
*
*
*
*
*
ацилглицеролы, диацилглицеролы, триацилглицеролы, сфингомиелин, фос-фатидилсерин, фосфатидилинозит представлены в меньших количествах. В составе нейтральных липидов на организменном уровне происходили следующие изменения: уровень эфиров холестерола и диацилглицеролов уменьшился на 8,52 и 19,55% (p < 0,05) (см. таблицу 3, рис. 3).
250,00 200,00
150.00
/
100.00 50,00
0,00
Рис. 2 Качественные и количественные изменения состава липидов ткани тонкой кишки на модели лекарственного ульцерогенеза. Нормальные значения показателей приняты за 100%. Звездочкой отмечены данные, изменение которых достоверно по отношению к норме
350.00
300.00
250.00
200.00
%
150.00
100.00 50,00
0,00
Рис. 3 Качественные и количественные изменения состава липидов плазмы крови на модели лекарственного ульцерогенеза. Нормальные значения показателей приняты за 100%. Звездочкой отмечены данные, изменение которых достоверно по отношению к норме
Отмечалось увеличение по сравнению с нормой содержания моноацилг-лицеролов на 180,71% (p < 0,05), триацилглицеролов - на 45,14% (p < 0,05), свободных жирных кислот - на 140,22% (p < 0,05) и лизофосфолипидов - на 61,21% (p < 0,05). Уровень суммарных фосфолипидов по отношению к норме снизился на 13,95% (p < 0,05) за счет уменьшения фосфатидилсерина на
І
СФ МАГ ХС ЭХС ДАГ СЖК ТАГ СФМ ЛФЛ ФХ ФС ФИ ФЭА
□ Норма □ Модель
і
і
СФ МАГ ХС ЭХС ДАГ СЖК ТАГ СФМ ЛФЛ ФХ ФС ФИ ФЭА
□ Норма □ Модель
*
*
£
*
*
*
*
*
*
*
*
33,77% (р < 0,05) и фосфатидилхолина - на 9,03% (р < 0,05). Содержание фосфатидилэтаноламина увеличилось на 10,31% (р < 0,05). По сравнению с нормой уровень холестерола, сфингомиелина и фосфатидилинозита не изменялся.
Таким образом, при лекарственном ульцерогенезе возникают стойкие достоверные изменения в липидном спектре. Качественный и количественный анализ модифицированного липидного состава позволяет определить, что на фоне влияния ульцерогенного агента возникает дестабилизация мембранных структур. Об этом, в частности, свидетельствует понижение уровня холестерола и его эфиров, а также массивных мембранных фосфолипидов: фосфатидилхолина, фосфатидилинозита, фосфатидилсерина. Динамика их содержания отражает не только изменение жидкостных свойств липидных бислоев, но и относительное понижение величины суммарного отрицательного заряда. Повышение содержания свободных жирных кислот и лизоформ фосфолипидов, обладающих хаотропным действием, вызывает мембранодеструктивные процессы, нарушает кальциевую проницаемость, инициирует процесс перекисного окисления липидов [4]. Все это приводит к нарушению структурнофункционального состояния биомембран изученных органов и тканей.
Заключение
Фактический материал, полученный при лекарственной модели ульце-рогенеза, свидетельствует о дезорганизации липидного бислоя мембран клеток органов и тканей. Более лабильными в этом плане являются фракции свободных жирных кислот и лизофосфолипидов, что подтверждает активизацию липолитических ферментов и запуск дестабилизирующих процессов в клеточных структурах органов.
Достоверное снижение уровня суммарных фосфолипидов обуславливает перестройку в липидном гомеостазе, приводящую к структурно-функциональным изменениям клеточных мембран, и впоследствии определяет все патологические процессы в этих органах.
В качестве компенсаторно-приспособительной реакции, направленной на поддержание структурной целостности и функциональной активности биомембран, по-видимому, можно рассматривать накопление ненасыщенного фосфатидилэтаноламина, присутствие которого способствует повышению жидкостных свойств липидных бислоев и вероятной «оптимизации» структурно-функционального состояния биомембран при относительном дефиците других форм фосфолипидов. Распад массивного фосфатидилхолина и уменьшение фонда метаболически активного фосфатидилинозита на фоне увеличения доли лизофосфатидилхолина, свободных жирных кислот, диацилгли-церина указывают на преобладание гидролитических процессов, обусловленных активацией фосфолипаз.
Таким образом, экспериментальные исследования показывают, что воздействие различных ульцерогенных факторов способствует изменению в липидном обмене как на органном (желудок, тонкая кишка), так и на организ-менном уровне (плазма крови), что дает основание говорить о развитии при этом системных липидных перестроек. Установленный спектр изменений липидного метаболизма на фоне действия различных ульцерогенных факторов позволяет считать модификации липидов тем фоном, который способствует проявлению факторов агрессии язвообразования.
Список литературы
1. Циммерман, Я. С. Концепция патогенеза язвенной болезни (обоснование) / Я. С. Циммерман // Клиническая медицина. - 1994. - № 4. - С. 65-67.
2. Васильев, Ю. В. Язвенная болезнь двенадцатиперстной кишки и возможности альтернативной медикаментозной терапии / Ю. В. Васильев // Consilium Medicum. -2003. - № 1. - С. 7-10. - (Приложение «Гастроэнтерология»).
3. Бутанян, Н. Д. Экспериментальное обоснование клинического применения новых растительных антиоксидантов полифенольной природы : автореф. дис. ... д-ра фарм. наук / Н. Д. Бутанян. - Купавна, 1999. - С. 45.
4. Ленинджер, А. Биохимия. Молекулярные основы структуры и функции клетки /
A. Ленинджер ; пер. с англ. - М. : Мир, 1976. - 256 с.
5. Болдырев, А. А. Введение в биохимию мембран / А. А. Болдырев. - М. : Высшая школа, 1986. - 112 с.
6. Швец, В. И. Мио-Инозит и фосфоинозитиды / В. И. Швец, А. Е. Степанов,
B. Н. Крылова [и др.]. - М. : Наука, 1987. - 248 с.
7. Степанов, А. Е. Физиологически активные липиды / А. Е. Степанов, Ю. М. Краснопольский, В. И. Швец. - М. : Наука, 1991. - 136 с.
8. Хышиктуев, Б. С. Жирнокислотный состав липидов плазмы крови и эритроцитов у больных раком легкого / Б. С. Хышиктуев, Н. А. Хышиктуева, В. Н. Иванова [и др.] // Вопросы медицинской химии. - 1994. - № 5. - С. 48-50.
9. Савельев, В. Я. Дислипопротеидемия при панкреонекрозе: причинно-следственные взаимосвязи / В. Я. Савельев, Е. Г. Яблоков, В. А. Петухов [и др.] // Хирургия. - 1995. - № 3. - С. 23-26.
10. Савельев, В. С. Липидный дистресс-синдром в хирургии / В. С. Савельев // Материалы научно-практической конференции, посвященной 200-летию ВМА. -СПб., 1998. - С. 54-56.
11. Власов, А. П. Роль нарушений липидного гомеостаза в патогенезе перитонита / А. П. Власов, В. А. Трофимов, Р. З. Аширов. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2000. - 208 с.
12. Махакова, Г. Ч. Фармакологическая регуляция свободнорадикальных процессов при язвенной болезни / Г. Ч. Махакова, В. А. Орлов, С. М. Николаев. - Улан-Удэ : Изд-во БНЦ СО РАН, 2001. - 193 с.
