CC BY
28
УДК 616.32
DOI 10.21685/2072-3032-2018-2-8
А. В. Шабров
СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ НА ФОНЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ АНТИОКСИДАНТОВ ПОСЛЕ ХИМИЧЕСКОГО ОЖОГА ПИЩЕВОДА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Аннотация.
Актуальность и цели. Дисбаланс в системе перекисного окисления липи-дов является неспецифическим ответом на химический ожог пищевода. Исследование проведено с целью изучения состояния перекисного окисления ли-пидов и определения влияния антиоксидантного препарата на динамику окси-дазного стресса после химического ожога пищевода уксусной кислотой.
Материалы и методы. На 30 кроликах породы шиншилла выполнено моделирование химического ожога пищевода 46 % уксусной кислотой. Экспериментальных животных разделили на ldt группы по 15 особей в каждой: основную - с введением препарата мексидол (этилметилгидроксипиридина сукци-нат), и контрольную - с введением физиологического раствора. Проведена оценка состояния системы перекисного окисления липидов на 5, 14, 21, 30, 45-е сут с момента нанесения химической травмы.
Результаты. В ходе исследования отмечали повышение концентрации продуктов перекисного окисления липидов, снижение активности антиокси-дантов со 2-х сут с момента ожога пищевода до 5-х сут эксперимента. Восстановление баланса в системе прооксиданты-антиоксиданты верифицировали к 21-м сут эксперимента в основной группе, в контрольной группе подобные явления регистрировали на 30-е сут эксперимента. К 45-м сут значения исследуемых параметров достигали «доожоговых» значений.
Выводы. Полученные результаты свидетельствуют о выраженном дисбалансе в системе перекисного окисления липидов после химического ожога пищевода уксусной кислотой. Доказана эффективность применения антиокси-дантного препарата при химическом ожоге пищевода.
Ключевые слова: моделирование химического ожога пищевода, антиок-сиданты.
A. V. Shabrov
THE LIPID PEROXIDATION SYSTEM AFTER
ESOPHAGEAL CHEMICAL BURN IN THE EXPERIMENT WITH ANTIOXIDANTS THERAPY
Abstract.
Background. The imbalance in the lipid peroxidation system is a nonspecific response to a chemical burn of the esophagus. This study was conducted to study the state of lipid peroxidation and to determine the effect of the antioxidant drug on the dynamics of oxidase stress.
© 2018 Шабров А. В. Данная статья доступна по условиям всемирной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая дает разрешение на неограниченное использование, копирование на любые носители при условии указания авторства, источника и ссылки на лицензию Creative Commons, а также изменений, если таковые имеют место.
Materials and methods. 30 rabbits were subject to modeling of a chemical burn of the esophagus with 46 % acetic acid. Rabbits were divided in two groups with 15 animals in each group: the main one - with the introduction of mexidol (ethyl methyl mercaptopyridine succinate), and the control one - with the introduction of saline. The state of the lipid peroxidation system was assessed on the 5th, 14th, 21st, 30th, and 45th day after the chemical injury.
Results. It was found, that the level of lipid peroxidation was increasing and the activity of antioxidants was decreasing from 2 days after the esophagus burn to 5 days of the experiment. The restoration of the prooxidant-antioxidant system's balance was verified on the 21st day of the experiment in the first group. In the second group it was recorded on the 30th day of the experiment. By the 45th day, the values of the parameters under study reached "pre-burn" values.
Conclusions. The results indicate a pronounced imbalance in the system of lipid peroxidation after chemical burn of the esophagus with acetic acid. It has been proved that antioxidant preparations are effective against chemical burns of the esophagus with acetic acid solution.
Key words: modeling of chemical burns of the esophagus, antioxidants.
Введение
Острые отравления, вызванные приемом уксусной кислоты, составляют около 70 % среди всех отравлений веществами прижигающего действия и занимают III место в структуре острой химической травмы [1]. Известно, что процессы свободнорадикального окисления, частью которых является пере-кисное окисление липидов крови (ПОЛ), непрерывно протекают во всех органах и тканях и представляют собой один из нормальных метаболических процессов [2].
Дисбаланс в системе перекисного окисления липидов является неспецифическим процессом. В основе активизации процессов свободно-радикального окисления при ожогах прижигающими жидкостями лежит их местное деструктивное и резорбтивное действие [3-5], в то же время сама кислота является источником радикалов [6]. Всасывание радикалов в системный кровоток, а также резорбция продуктов ожоговой деструкции клеток через образующиеся раневые поверхности является причиной окислительного стресса. В то же время обезвреживание продуктов перекисного окисления липидов ограничено детоксикационными возможностями организма, в том числе и резервами антиоксидантной системы [6, 7]. Данный первичный дисбаланс поддерживается развивающимся ожоговым эзофагитом и является неспецифическим процессом относительно химической природы реагента [8-10].
Антиоксиданты нашли широкое применение при лечении ран, вызванных термическим, химическим и физическим факторами воздействия [11, 12]. Под воздействием данных препаратов исследователи отмечают повышение интенсивности репаративных процессов в ранах как при местном применении, так и при системной терапии [9, 13-15], что, в свою очередь, способствует скорейшему купированию явлений окислительного стресса и его осложнений.
Материалы и методы
Исследования на животных проводили в соответствии с приказом № 267 Министерства здравоохранения РФ от 19.06.2003, а также международными правилами и требованиями «Европейской конвенции о защите по-
звоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях» (Страсбург, 1986).
Работу выполняли на базе Медицинского института Пензенского государственного университета и «Центра доклинических исследований». В качестве экспериментальных животных были выбраны 30 половозрелых кроликов-самцов породы шиншилла массой не менее 3,5 кг и не более 5 кг.
Создавали ожог пищевода путем экспозиции 46 % уксусной кислоты в течение 1 мин в объеме 1 мл. Для этого под общей анестезией расширяли ротовую полость подопытному животному, вводили устройство для доставки химического вещества. В последующем быстро удаляли зонд. На данное устройство получен патента РФ на изобретение № 134422 от 20.11.2013. Для нивелирования побочных эффектов наркоза и пробуждения подопытного животного вводили 10 % раствор кофеина бензоата внутримышечно в объеме 1 мл. В течение 30 мин контролировали состояние животного до выхода из наркоза.
Начиная с 1-х сут с момента формирования ожога и на протяжении последующих 14 дней кроликам основной группы внутримышечно вводили препарат мексидол (этилметилгидроксипиридина сукцинат). Дозировка составила 5 мг на 1 кг веса животного. Животным контрольных групп вводили эквиобъемное количество физиологического раствора на каждый килограмм веса животного. 30 экспериментальных животных разделили на две группы: основную - с введением антиоксидантного препарата, и контрольную - с введением физиологического раствора
У экспериментальных животных основных и контрольных групп выполняли забор крови на 5, 14, 21, 30, 45-е сут и определяли следующие параметры:
- уровень диеновых конъюгатов;
- уровень триеновых конъюгатов;
- уровень малонового диальдегида;
- уровень каталазы;
- уровень церулоплазмина;
- уровень супероксиддисмутазы.
Статистическую обработку проводили на IBM PC/AT «Pentium-IV» в среде Microsoft Windows XP Professional 2003 с использованием пакетов прикладных программ «Statistica 6.0». Для всех параметров определяли максимальное (Max) и минимальное (Min) значения, среднее арифметическое (М), стандартное отклонение (m). При сравнении групп по количественному признаку использовали методы непараметрической статистики: для несвязанных -критерий Манна - Уитни, для связанных групп - критерий Вилкоксона. Достоверность различий между рядами вариант определяли при помощи параметрического критерия Фишера и непараметрического критерия Колмогорова -Смирнова. При этом различия считали достоверными при 95 % пороге вероятности (p < 0,05).
Результаты
После моделирования химического ожога пищевода 46 % раствором уксусной кислотой в плазме крови кроликов обеих групп отмечали выраженные сдвиги в системе ПОЛ. Значения показателей ферментов антиоксидантов
уменьшались, начиная со 2-х сут после нанесения ожоговой травмы до 21-х сут в основной группе и 30-х сут эксперимента в контрольной группе.
Уровень церулоплазмина (ЦП) после химического ожога уксусной кислотой снижался начиная со 2-х сут эксперимента (табл. 1). Нормализацию данного показателя отмечали к 30-м сут в контрольной группе и к 21-м сут эксперимента в основной группе, разница между показателями на 21-е сут эксперимента составляла 23 % (р < 0,05). В остальные временные промежутки достоверной разницы между показателями не выявлено (р > 0,05).
Повышение уровня каталазы регистрировали начиная со 2-х сут наблюдения (табл. 1). В этот промежуток времени уровень каталазы был повышен в 4,5 раза относительно исходного значения в обеих группах. Достоверной разницы на 2-е сут эксперимента между основной и контрольной группами не отмечено (р > 0,05). В дальнейшем было выявлено более быстрое снижение уровня каталазы в основной группе. На 5-е сут эксперимента активность каталазы в контрольной группе была на 15,2 % выше (р < 0,05), чем в основной. К 14-м сут исследования разница составляла 19,8 % (р < 0,05). В остальные временные промежутки данные в основной и контрольной группах не отличались достоверной разницей (р > 0,05).
Активность супероксиддисмутазы (СОД) снижалась к 5-м сут эксперимента, достигая своего минимума в основной и контрольной группах. С 14-х сут исследования отмечена тенденция к восстановлению активности фермента. На 14-е и 21-е сут эксперимента активность супероксиддисмутазы в основной группе составила на 18 и 17 % больше активности контрольной группы аналогичных временных промежутков (р < 0,05). На 30-е сут эксперимента уровень фермента в обеих группах достигал исходного уровня.
Малоновый диальдегид (МДА) был повышен со 2-х сут эксперимента с максимальным значением в контрольной группе (табл. 1). В дальнейшем отмечалась стабилизация значения параметра до 21-х сут эксперимента. Разница между значением показателя в группах сравнения составила 61 % (больше в контрольной группе) (р < 0,05). В основной группе отмечалась тенденция к снижению показателя с 14-х сут эксперимента. Нормализация показателя зарегистрирована к 45-м сут эксперимента.
При исследовании продуктов ПОЛ выявлена тенденция к быстрому увеличению значений показателей непосредственно после химической травмы с последующим ростом к 14-м сут эксперимента (диеновые конъюгаты) и к 21-м сут эксперимента (триеновые конъюгаты) в контрольных группах. На 14-е сут эксперимента концентрация в основной группе триеновых конъ-югатов (ТК) на 40 % меньше, а показатель диеновых конъюгатов (ДК) был на 29 % меньше, чем в контрольной группе (р < 0,05). На 21-е сут эксперимента разница в концентрации данных метаболитов между исследуемыми группами увеличивалась, достигнув 44 и 79 % (увеличение в контрольных группах) (р < 0,05). К 45-м сут эксперимента показатели возвращались к исходным значениям.
Обсуждение
Воздействие первичного химического альтернирующего фактора (раствора 46 % уксусной кислоты) приводило к некрозу стенки органа с развитием выраженного дисбаланса в системе прооксиданты-антиоксиданты.
СП
Таблица 1
Значения параметров прооксидантов и антиоксидантов после химического ожога 46 % уксусной кислотой в основной и контрольной группах (Ме, п - 30)
Показателе Исходное значение (Л тки
2-е сут 5-е сут 14-е сут 21 -е сут 3! 1-е сут 45-е сут
ЦП 1МГ;|) 1<01 тро.и.иаи груша 570.1,25 5065,2 3669,6 4132,5 4332,1 5917,2 5835,3
Основная группа 5701,25 5274,5 3018,7 4542,1 5620,1 6034,8 6010,4
СОД (усл. 0/1. белка) Контрольная группа 6,12 3,3 2,673 3,230 3,818 5,98 6,72
Основная группа 6,12 3,399 2,983 3,947 4,598 .6,1594 6,7872
к'агала :.а 1 Л11 ! !;< К МИН 1 ) Контрольная группа 0,0182 0,0819 0,0655 0,0319 0,0300 0,0228 шш
Основная группа 0,0182 0,0802 0,0568 0,0066 0,0294 0,0231 0,023
МДА (нМолй/г белка) Контрольная группа 2,137 6,057 6,625 6,192. 6 3,286 2,109
Основная группа 2,137 5,747 5,976 4,964 3,721 2,8007 1,4341
ДК и ТК (уел. ед.йЛг лппидов) Контрольная группа ДК 1,6277 5,026 5,641 6,643 6,4025 4,83 2.3
ТК 1,75125 4,511 5,104 5,79 6,09 3,612 1,772
Основная групп® ДК 1,6277 5,169 5,246 5,146 4,4335 2,6235 Д,392:
тк 1,75125 4,739 4,594 4,1.23 3,3.957 2,7995 2,5296
5 <»
П> о
3 §
<»
о; о
Е §
■с
П> £
о-
><
(и
0 <»
П> О, П>
1 С Сс
О <»
§ N
о *
с Сс ТЗ п> со С
0
1
С 2 п>
43 -ч
о
о П>
п>
о. <0
<5" о
-ч П> <3 о'
3
Так, повышение концентрации продуктов ПОЛ (малонового диальдеги-да, диеновых, триеновых конъюгатов), снижение активности супероксиддисмутазы, концентрации церулоплазмина, повышение активности каталазы отмечали со 2-х сут с момента ожога пищевода. Значения данных параметров достигали максимума отклонения от нормы на 5-е сут эксперимента, что связано, по-видимому, с наиболее выраженными процессами воспаления в данный временной промежуток. Применение препаратов антиоксидантного ряда не оказывало статистически значимого влияния на показатели ПОЛ.
Восстановление баланса в системе прооксиданты-антиоксиданты верифицировали к 21-м сут эксперимента в основной группе после ожогов уксусной кислотой. В данный временной промежуток регистрировали статистически значимую разницу показателей ферментов-антиоксидантов и продуктов ПОЛ в исследуемых группах, что свидетельствовало о стихании процессов оксидазного стресса в данный временной промежуток. В контрольной группе после химического ожога пищевода кислотой подобные явления регистрировали на 30-е сут эксперимента.
К 45-м сут значения супероксиддисмутазы, каталазы, церулоплазмина, диеновых и триеновых конъюгатов, каталазы в основном достигали «доожо-говых» значений.
Заключение
Химический ожог пищевода и ожоговый эзофагит приводят к дисбалансу в системе ПОЛ, проявляющемуся снижением активности в сыворотке крови ферментов инактиваторов ПОЛ, повышением концентрации проокси-дантов и конечных продуктов окисления липидов.
Использование этилметилгидроксипиридина сукцината при ожоге пищевода раствором 46 % уксусной кислоты способствовало скорейшему снижению показателей прооксидантной системы и повышению активности фер-ментов-антиоксидантов. Разница между значениями малонового диальдегида на 21-е сут в группах сравнения составила 61 % (больше в контрольной группе) при p < 0,05. В то же время в основной группе имелась тенденция к нормализации показателей антиоксидантной системы в более ранние сроки относительно контрольной группы. На 14-е и 21-е сут эксперимента активность супероксиддисмутазы в основной группе составила на 18 и 17 % соответственно выше относительно группы контроля (p < 0,05).
Библиографический список
1. Черноусов, А. Ф. Хирургия пищевода / А. Ф. Черноусов, П. M. Богопольский, Ф. С. Курбанов. - М. : Медицина, 2000. - 352 с.
2. Говорин, А. В. Нарушение процессов перекисного окисления липидов и антиокислительной системы крови у больных с острым отравлением уксусной кислотой / А. В. Говорин, Е. В. Бойко, Н. А. Соколова, Е. А. Руцкина // Дальневосточный медицинский журнал. - 2009. - № 1. - С. 112-113.
3. Антиоксиданты в повышении детоксикационной способности организма / А. П. Власов, С. К. Гашимова, С. В. Абрамова, Э. И. Полозова, С. А. Турыгина, О. И. Месиков // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 2. -С. 294.
4. Лужников, Е. А. Острые отравления : рук. для врачей / Е. А. Лужников, Л. Г. Костомарова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Медицина, 2000. - 434 с.
5. Особенности окислительного стресса в остром периоде химической болезни / М. В. Белова, К. К. Ильяшенко, Б. В. Давыдов, С. И. Петров, И. В. Батурова, Ж. Ц. Нимаев, Е. А. Лужников // Токсикологический вестник. - 2007. - № 2. -С. 12-15.
6. Нимаев, Ж. Ц. Антиоксидантная терапия в комплексном лечении больных с острыми отравлениями веществами прижигающего действия : автореф. дис. ... канд. мед. наук : 14.01.17 / Нимаев Ж. Ц. ; Научно-исследовательский институт скорой помощи. - М., 2009. - 24 с.
7. Лужников, Е. А. Применение препарата «мексидол» в комплексном лечении больных с острыми экзогенными отравлениями / Е. А. Лужников, К. К. Ильяшен-ко, Т. П. Пинчук, Т. В. Ермохина // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2006. - Приложение 1. - С. 190-198.
8. Козка, А. А. Антиоксиданты и гипербарическая оксигенация в комплексном лечении больных с глубокими ожогами / А. А. Козка, О. С. Олифирова // Практическая медицина. - 2015. - № 6 (91). - С. 112-114.
9. Вильдяева М. В. Обоснование эффективности применения препарата антиок-сидантного типа действия мексиданта в комплексном лечении ожоговой травмы / М. В. Вильдяева, В. И. Инчина // Фундаментальные исследования. - 2015. -№ 1-1. - С. 46-50.
10. Пинчук, Т. П. Эффективность мексидола при эндоскопическом лечении химического ожога желудка / Т. П. Пинчук, И. Е. Галанкина, К. К. Ильяшенко, Е. И. Ермаченкова // Клинические перспективы гастроэнтерологии, гепатологии. -2009. - № 2. - С. 35-39.
11. Adjepong, M. The role of antioxidant micronutrients in the rate of recovery of burn patients: a systematic review. / M. Adjepong, P. Agbenorku, P. Brown, I. Oduro // Burns Trauma. - 2016. - Vol. 3, № 4. - P. 18.
12. Chen, L. The Effect of Continuous Sedation Therapy on Immunomodulation, Plasma Levels of Antioxidants, and Indicators of Tissue Repair in Post-Burn Sepsis Patients / L. Chen, K. Meng, W. Su, Y. Fu // Cell Biochem Biophys. - 2015. - Vol. 73, № 2. -P 473-478.
13. Dos Santos, J. S. Caffeic acid phenethyl ester improves burn healing in rats through anti-inflammatory and antioxidant effects / J. S. dos Santos, A. Monte-Alto-Costa // J Burn Care Res. - 2013. - Vol. 34, № 6. - P. 682-688.
14. Dubick, M. A. Ceruloplasmin and Hypoferremia: Studies in Burn and Non-Burn Trauma Patients / M. A. Dubick, J. L. Barr, C. L. Keen, J. L. Atkins // Antioxidants (Basel). - 2015. - Vol. 6, № 4 (1). - P. 153-169.
15. Frisman, E. Red cell antioxidant enzymes and prognostic indexes in patients with burns / E. Frisman, O. Racz, A. Chmelarova // Burns. - 2013. - Vol. 39, № 3. -P. 458-464.
References
1. Chernousov A. F., Bogopol'skiy P. M., Kurbanov F. S. Khirurgiya pishchevoda [Esophageal surgery]. Moscow: Meditsina, 2000, 352 p.
2. Govorin A. V., Boyko E. V., Sokolova N. A., Rutskina E. A. Dal'nevostochnyy med-itsinskiy zhurnal [The Far East medical journal]. 2009, no. 1, pp. 112-113.
3. Vlasov A. P., Gashimova S. K., Abramova S. V., Polozova E. I., Turygina S. A., Me-sikov O. I. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education]. 2014, no. 2, p. 294.
4. Luzhnikov E. A., Kostomarova L. G. Ostrye otravleniya: ruk. dlya vrachey [Acute poisoning: guide for physicians]. 2nd ed., rev. and suppl. Moscow: Meditsina, 2000, 434 p.
5. Belova M. V., Il'yashenko K. K., Davydov B. V., Petrov S. I., Baturova I. V., Nimaev Zh. Ts., Luzhnikov E. A. Toksikologicheskiy vestnik [Toxicological bulletin]. 2007, no. 2, pp. 12-15.
6. Nimaev Zh. Ts. Antioksidantnaya terapiya v kompleksnom lechenii bol'nykh s ostrymi otravleniyami veshchestvami prizhigayushchego deystviya: avtoref. dis. kand. med. nauk: 14.01.17 [Antioxidant therapy in complex treatment of patients with acute poisoning with cauterant substances: author's abstract of dissertation to apply for the degree of the candidate of medical sciences]. Research Institute of emergency medicine. Moscow, 2009, 24 s.
7. Luzhnikov E. A., Il'yashenko K. K., Pinchuk T. P., Ermokhina T. V. Byulleten' eksper-imental'noy biologii i meditsiny [Bulletin of experimental biology and medicine]. 2006, appl. 1, pp. 190-198.
8. Kozka A. A., Olifirova O. S. Prakticheskaya meditsina [Practical medicine]. 2015, no. 6 (91), pp. 112-114.
9. Vil'dyaeva M. V., Inchina V. I. Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental research]. 2015, no. 1-1, pp. 46-50.
10. Pinchuk T. P., Galankina I. E., Il'yashenko K. K., Ermachenkova E. I. Klinicheskie per-spektivy gastroenterologii, gepatologii [Clinical prospects of gastroenterology, hepatol-ogy]. 2009, no. 2, pp. 35-39.
11. Adjepong M., Agbenorku P., Brown P., Oduro I. Burns Trauma. 2016, vol. 3, no. 4, pp. 18.
12. Chen L., Meng K., Su W., Fu Y. Cell Biochem Biophys. 2015, vol. 73, no. 2, pp 473478.
13. Dos Santos J. S., Monte-Alto-Costa A. J Burn Care Res. 2013, vol. 34, no. 6, pp. 682688.
14. Dubick M. A., Barr J. L., Keen C. L., Atkins J. L. Antioxidants (Basel). 2015, vol. 6, no. 4 (1), pp. 153-169.
15. Frisman E., Racz O., Chmelarova A. Burns. 2013, vol. 39, no. 3, pp. 458-464.
Шабров Александр Валерьевич асситент, кафедра хирургии, Медицинский институт, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)
E-mail: [email protected]
Shabrov Aleksandr Valer'evich Assistant, sub-department of surgery, Medical Institute, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)
УДК 616.32 Шабров, А. В.
Состояние системы перекисного окисления липидов на фоне воздействия антиоксидантов после химического ожога пищевода в эксперименте / А. В. Шабров // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. - 2018. - № 2 (46). - С. 72-79. - Б01 10.21685/ 2072-3032-2018-2-8.
