CC BY
36
I
Орипнальы дозддження
Original Researches
Травма
УДК 616.831-001-009-031.25 DOI: 10.22141/1608-1706.4.20.2019.178750
Зяблцев С.В., Сльський В.М.
Нац1ональний медичний ун1верситет ¡мен1 О.О. Богомольця, м. Ки!в, Украина
Стадмшсть розвитку синдрому эндогенно! iнтоксикацiï при експериментальнiй черепно-мозковм травмi
Резюме. Актуальнсть. У досл]дженн подано ана^з 6arampi4HOÏ праць виконано! пд кер/'вництвом члена-кореспондента НАМНУ, професора В.М. Сльського на кaфедрi патолопчно! фiзiологiÏ Донецько-го нацонального медичного унверситету iменi М. Горького, з експериментального вдтворення та анал/'зу синдрому ендогенно! нтоксикацИ (CEi) при черепно-мозковiй трaвмi (ЧМТ). Мета дослiдження: розробити концепц/ю стaдiйностi та ключових механ'зм'в розвитку CEi при ЧМТ. Матер'юли та методи. Досмдження проведено на555 блих безпородних щурах-самцях; ЧМТ вдтворювали за методикою В.М. Сльського, С.В. Зяб^цева (2005). У кровi визначали динамику 30 показниюв гормонв, метаболтв, iмунолог'мних та iнших бЬлопчно актив-них речовин; 7 показниюв активности фермен^в; додатково розраховували 5 ндексв (загалом у дос^дженн вивчено 42 показники). Порушення функцИ' центральноÏ нервово! системи о^нювали за методикою оцнки невролопчногодефцитуу балахзапоказникамирвнясвдомося станурефлекторно! сфери, слуху, м'язового тонусу тулуба та юн^вок, реакцИ' на свтло i бль, дихання, руху та деяких поведнкових реакцй. Проводили досядження морфолопчних показниюв ураження головного мозку. Результат. Анaлiз динамки вивчених показниюв та !х снввдношень дозволив видлити чотири стадИ'розвитку CEi: реaктивно-метaболiчну запально-токсичну, ста^ю системно! ендогенноÏ нтоксикацИ (остаточний розвиток CEi) i стадю розвитку полюргaнноÏ недостатност (ПОН). Реaктивно-метaболiчнa ста^я характеризувалася: пперерг'мною реакцею ней-роендокринних систем з катабол/'чною д/'ею; гiперглiкемiею, гiперiнсулiнiзмом та iнсулiнорезистентнiстю; гiперметaболiзмом. Запально-токсична ста^я вдзначалася: вираженою гiперферментемiею, що вказува-ла на ушкодження клтинних мембран i мембран лiзосом; проявами ендогенно! iнтоксикацÏ (накопичення в кров'1 молекул середньо! маси i продукт'в лiпопероксидaцiÏ); генера^зованими запальними реак^ями (збльшення вм'юту в кров'1 медiaторiв запалення, зокрема IL-ip, TNF-a, IL-6). Ста^я системно! ендогенно! iнтоксикацИ' видлялася: рзким накопиченням у кров'1 лактату, що свдчило про приеднання системно! ппоксп; р'вким вторинним приростом молекул середньо! маси з накопиченням низькомолекулярних i ароматичних пептидов; р'вким вторинним приростом прозапальнихцитокiнiв; активащею ММР-9 i TIMP-1; р'вким приростом нейрональних бШв S100B i NSE, що вказувало на прогресування ураження головного мозку. Отадя розвитку ПОН проявлялася: накопиченням у кровi сечовини i креатинну, ушкодженням еритроциш мокарда; резким приростом NSE; появою в кров'1 великих юлькостей антифосфолпдних антитл, що вдбивало приеднання aвтоiмунних процес'в. Висновки. Отриман дан дозволили розробити концепцию розвитку CEi при ЧМТ i виз-начити ключов'1 ланки його патогенезу, що може бути використано для розробки вдповдних заходв патоге-нетичного лкування.
Ключовi слова: черепно-мозкова травма; синдром ендогенно!iнтоксикацИ'; полорганна недостатн'ють
Вступ
Актуальнють роботи обумовлена високим piBHeM травматизму здебтьшого ошб молодого та середньо-го BiKy, а отже, найбтьш працездатно! частини насе-лення, високим piвнeм летальноста, ускладнень i, як наслщок, швалщизацй' постраждалих [1]. 3i зростан-ням клькосп техногенних катастроф та масово! заги-
белi людей питання про проведення патогенетичного лшування в достатньому обсязi все бтьше щкавить клшщистав, осюльки рiвень загибелi постраждалих iз тяжкими травматичними пошкодженнями залиша-еться високим [2, 3]. Серед ушх причин травматично! хвороби (ТХ) черепно-мозкова травма (ЧМТ) е одшею з головних причин високо! летальност й швалщизаци
© «Травма» / «Травма» / «Trauma» («Travma»), 2019
© Видавець Заславський О.Ю. / Издатель Заславский А.Ю. / Publisher Zaslavsky O.Yu., 2019
Для кореспонденцн: Зяблщев Серий Володимирович, доктор медичних наук, професор кафедри патофвюлопЬ Нацюнальний медичний ушверситет iMeHi О.О. Богомольця, бульв. Т. Шев-ченка, 13, м. КиТв, 02000, УкраТна; e-mail: zsv1965@gmail.com, контактний тел.: +38 (050) 328 23 87.
For correspondence: Sergey Ziablytsev, MD, PhD, Professor at the Department of the pathophysiology, Bogomolets National Medical University, T. Shevchenko boulevard, 13, Kyiv, 02000, Ukraine; e-mail: zsv1965@gmail.com, contact phone: +38 (050) 328 23 87.
населення [2], що в yKpaÏHi в 2—3 рази вища за таю по-казники розвинутих краш. fflppi4HO у cbîtî вiд ЧМТ гинуть 1,5 млн oci6, а 2,4 млн стають iнвалiдами. Частота ЧМТ у середньому становить 3—4 випадки на 1000 населення. При цьому тяжы форми ЧМТ зус^чаються у бтьше нiж 40 % постраждалих, з яких вщ 30 до 50 % гинуть. Серед тих, хто вижив, повне функцюнальне вщ-новлення центрально!' нервово! системи (ЦНС) спо-стериаеться рiдкo [1—3].
Летальнiсть при ТХ у ранньому перioдi (протягом двох тижшв пiсля травми) обумовлена високим розви-тком мiсцевих i системних циркуляторних, нейроен-докринних, метабoлiчних та iмунних уражень [4]. До первинних ушкоджень при ЧМТ вiднoсять деструк-тивнo-дегенеративнi процеси [5], якi репрезентоваш травматичними некрозами i дистрoфiями, що розви-ваються в момент патогенного мехашчного впливу. Цей процес ускладнюеться насамперед накопиченням тoксинiв, метабoлiчними зсувами та гальмуванням енергоутворюючих шляхiв. 1нтоксикащя при ТХ мае системний характер [6], однак не зовшм зрозумто, яю саме ланки, коли i в якш пoслiдoвнoстi ушкоджують-ся. Отже, не ясно, яы саме реакци' е патoлoгiчними i визначальними для запуску патoхiмiчних каскадiв ен-догенно!' iнтoксикацiï. Це дае тдстави для обГрунту-вання неoбхiднoстi всебiчнoгo вивчення механiзмiв формування синдрому ендогенно! iнтoксикацiï (СЕ1) та стадiйнoстi його розвитку для формулювання ново! концепци' патогенетично!' рoлi ендогенно! iнтoксикацiï при ТХ головного мозку.
Матерiали та методи
В рамках дано! роботи вс експериментальнi досль дження проведено зпдно з положеннями «бвропей-сько1 конвенци' про захист хребетних тварин, яы вико-ристовуються для дослщних та iнших наукових тлей» (Страсбург, 1985), Законом Украши «Про захист тварин вщ жорстокого поводження» № 3447-IV вщ 21.02.2006 р., наказом МОЗ Украши № 690 вщ 23.09.2009 р. Для про-ведення експерименту брали бтих безпородних щурiв-самцiв вагою вiд 190 до 200 г, вшом 6 мюящв. Усього в експериментах використано 555 тварин, з яких у контрольну групу увiйшли 105. Тварин було розподь лено на 5 серш. У першiй сери', де було 50 тварин, зо-крема 5 контрольних, вивчали летальнiсть. В шших чотирьох серiях вивчали динамiку 30 показниив вмiсту у крoвi гормошв, метабoлiтiв, iмунoлoгiчних та iнших бюлопчно активних речовин; 7 показниив активност ферментiв та додатково розраховували 5 шдекшв (за-галом у дослщженш вивчено 42 показники, що стосу-ються розвитку СЕ1). Тварин виводили з експерименту у кiлькoстi 7—8 на кожний строк обстеження (3, 24, 48, 72 години та 5 дiб тсля травми). Отже, у кожнш сери' було використано 35—40 тварин. Тварин контрольно!' групи виводили з експерименту у ктькосл 5 на кожний строк у кожнш сери'. Летальносп серед тварин контрольно! сери' не було.
У шддослщних тварин моделювання ЧМТ проводили за методом [7] втьно падаючого вантажу. Енер-
пя удару дорiвнювала 0,516 Дж. Летальшсть становила 82 % протягом 5 дiб спостереження, що вiдповiдало показникам, притаманним середньотяжкш та тяжкш ЧМТ [8]. Порушення функци' головного мозку оцшю-вали за методикою оцшки неврологiчного дефiциту у балах зпдно 3i шкалою оцiнки ступеня невролопчно-го дефiциту [7] за показниками рiвня свiдомостi; стану рефлекторно! сфери, зокрема ширини та реакци' зшиць на свiтло, рогiвкового рефлексу; слуху; м'язового тонусу тулуба та кшщвок; реакци' на свiтло i бть; дихання; руху та деяких поведiнкових реакцiй. Проводили також дослщження морфологiчних показникiв ураження головного мозку. При розкритп головного мозку у тварин вiзуально були констатоваш пiднадкiстковi, субду-ральнi та ешдуральш гематоми, крiм того, гематоми на основi черепа — у зош протиудару. Було виявлено да-лянки розтрощення мозково! тканини та дедриту в зош удару, а також набряк гiпофiза.
Таким чином, у тварин мала мюце закрита ЧМТ за наявносп шюрно! гематоми й перелому исток скле-шння черепа без зсуву, середньотяжкого ступеня з на-явнiстю розтрощення кори пм'яних i скроневих часток (у зош удару) й основи лобових i скроневих часток (у зош протиудару); ушкодження речовини головного мозку у виглядi дифузшних дрiбноточкових кровови-ливiв; оболонково! гематоми — у зош удару.
Для статистично! обробки отриманих результат використовували програму Statistica 10 (StatSoft, Inc., США).
Результати та обговорення
СЕ1 при ЧМТ формуеться внaслiдок розгортання цiлоï низки патолопчних процесiв, якi запускаються п!д впливом травмуючого агента, охоплюють головний мозок, а потам ус органи та системи оргашзму [9—12]. ШдГрунтям цього стану, на нашу думку, е поетапне розгортання патолопчних реакцш у рiзних системах регуляци' гомеостазу, комплексне вивчення яких в умовах експерименту дозволило видтити чотири стади' розвитку СЕ1 (рис. 1).
Безпосередньо тсля травматичного впливу роз-винулася реaктивно-метaболiчнa стaдiя. Потiм, по-чинаючи з 24-ï години пiсля травми, на перший план виходили запальш процеси та накопичення токсишв (запально-токсична стaдiя). Починаючи з третьо! доби шсля травми (пiсля 48 годин) формувалася стaдiя системно!' ендогенно! iнтоксикaцiï, що знаменувала собою остаточний розвиток CEI, а з четверто'1' доби, як насль док системно! да токсинiв, формувалася полiоргaннa недостaтнiсть (ПОН).
На рис. 2 подано основш показники, що характе-ризували розвиток CEI при ЧМТ. Початок реактивно-метaболiчноï стади' iнiцiювaвся функцюнальною акти-вaцiею центральних ланок нейроендокринно'1' системи за гiперергiчним типом. Це проявлялося з перших годин тсля травми i тривало до 72 годин. Прирют рiвня кортикостерощу (КС), основного глюкокортикощного гормона, був зумовлений активуючим впливом АКТГ. Рiвень ВП у цей перiод також був трикратно тдвище-
Час шсля травми 3 години 24 години 48 годин 72 години 5 дб
^ I. Реактивно-метаболiчна
Стади ^ II. Запально-токсична
^ III. Ендогенна Ытоксикащя
^ IV. ПОН
Рисунок 1. Терм!ни i стадп розвитку CEI при ЧМТ
Реактивно-метабсыична стад ¡я
• р1зкий прир1ст АКТГ, КС i ВП — гтерсекрецгя;
• гшерглжем1я, гшершсулипзм — Ысулторезистенттсть;
• вщ'емш значения ПМ — гтерметабол 1зм.
Запал ьно-токсична стад1я • npnpicT амшотрансфераз i лужно'1 фосфатази (ушкодження клггинних мембран), кисло! фосфатази й катепсину D
(лабЫзацш л1зосомальних мембран) — гтерферментемш; » збшыпення BMicTy у Kpoßi Ц1К, СРВ, церулоплазмшу, IL-lß, TNF-a, IL-6 — запуск запалъноХреакцщ накопичення у Kpoßi МСМ i продуктов ПОЛ — ендогенна Ытоксикацш.
Стад ¡я системно! ендогенно!* штоксикацп
» р1зке накопичення у Kpoßi лактату — системна гтокЫя; » вторинний npnpicT МСМ2З8 i МСМ280 — накопичення низъкомолекулярних i ароматичных МСМ; »pi3Ke зниження активно cri СОД i каталази — виснаження АОС; >р1зкий приргст IL-lß i IL-6, активащя MMP-9 i TIMP-1 — прогресування (генерал1зацш) запалъно'г реакци; прирют S100В i NSE — прогресування ураження головного мозку.
Стад1я розвитку ПОН
накопичення у Kpoßi сечовини i креатиншу, р1зке зниження ПМ — глибокг порушення метаболгзму, порушення функцп печтки й нирок;
• накопичення МСМ238 i МСМ280 — посилення ендогенно'г штоксикацп;
• посилення ПГЕ —ушкодження тканин;
• р1зкий прирют NSE — прогресування ураження головного мозку;
• поява в Kpoei надм1рних кшькостей АФЛ, особливо АТ-КЛ — автошунт процеси;
• щцвшцення piBHH ЛДГ, АсАТ, КК-МВ, тропоншу I —
ушкодження серця.
Рисунок 2. Стадп, мехашзми та дiагностичнi критерИ розвитку CEI при ЧМТ
%
250 т
200- г"А
150 ■ - ï ..ï
100 г"
50 ■ Первинний nepiofl «плато» Лавинопод1бне
посттравма- накопичення МСМ
тичний (вторинний
п ендотоксикоз ендотоксикоз)
Контроль 3 години 24 години 48 годин 72 години 5 д№
Рисунок 3. Трифазшсть динамки накопичення в кров! МСМ260 (виражено у % вд контрольного р'/вня, прийнятого за 100 %); вс! зсуви статистично значущ! (P < 0,05)
ний, а наявнють позитивного зв'язку АКТГ i ВП ука-зувала на сшвдружнють ще! реакци, викликано!, очевидно, вiдповiдними нейрохiмiчними мехашзмами, що спричиняли активацiю нейроендокринних систем з катаболiчною дiею.
Глюкокортико'1ди активують глюконеогенез у пе-чiнцi за рахунок впливу на транскрипцiю вщповщних ферментiв; збiльшують вмiст у кровi субстратiв глюко-неогенезу (амiнокислот) через посилення протеолiзу у м'язах; зменшують поглинання глюкози глюкозо-залежними тканинами [4]. Результатом цього каскаду рiзноманiтних бiохiмiчних реакцiй е загальна актива-цiя метаболiзму i, зокрема, гiперглiкемiя [13]. Вмiст глюкози в кровi в реактивно-метаболiчну стадiю ви-явився ютотно i статистично значуще тдвищеним у всi термiни спостереження, особливо через 3 i 24 години тсля травми. Активацiя утворення глюкози й шших легко засвоюваних джерел енерги (амiнокислоти, три-глiцериди, жирш кислоти), на нашу думку, була потуж-ною захисною реакцiею ЦНС на травму.
Гiперглiкемiя супроводжувалася рiзко вираженим збтьшенням вмiсту в кровi рiвня iнсулiну (1Н) — гшер-iнсулiнiзмом [9]. Оцiнка динамiки шдексу НОМА-1Р виявила десятикратний прирiст його величини вже через 3 години шсля травми, що довело наявнють шсу-лiнорезистентностi, яка могла розвиватися внаслщок реалiзацil ефектiв катехоламшв i глюкокортикощв на iнсулiнорезистентнi тканини (шпбування фосфори-лювання глюкози в гексокшазнш реакци) [13]. Остан-не було шдтверджено виявленим зниженням чутли-востi тканин до 1Н (за результатами аналiзу динамiки iндексу чутливост до iнсулiну — QUICKI).
Надалi динамiка аналiзованих показникiв дозволила виявити типовi патологiчнi процеси — запалення й ш-токсикацiю (рис. 2), що починалися вже в попередню стадш, осюльки однi патологiчнi процеси запускають динамiчний розвиток iнших, як-от: гшерерпчна реак-
цiя нейроендокринних систем ^ гiперметаболiзм ^ нагромадження токсишв ^ запуск запальних реак-ц1й ^ поглиблення ендотоксеми' [10, 14].
Насамперед необхщно зазначити, що, починаючи з цього перiоду, формувалася виражена гшерфер-ментемiя [11, 15, 16]. Багаторазово шдвищувалася активнiсть ферментiв, що вщбивають клiтинну де-струкцiю (амшотрансферази), ушкодження кл1-тинних мембран (ЛФ), лабшзацш й ушкодження лiзосомальних мембран (КФ i KD). Останне шдтвер-джувало розвиток запально!' реакци', оскшьки саме лiзосомальнi ферменти е маркерами альтеративно!' стади' запалення. Оскiльки амшотрансферази й ЛФ е маркерами процешв ушкодження клггин — цито-лiзу, можна було стверджувати, що виявлена гшер-ферментемiя в раннiй термш ТХ головного мозку була вщбиттям посттравматично!' деструкци' тканини головного мозку, а в шзш — вщображала залучення до патологiчного процесу шших оргашв i тканин ор-гашзму (розвиток ПОН).
Основним проявом друго! стади' ТХ головного мозку було накопичення в кровi молекул середньо!' маси (МСМ) [14], що мало трифазовий переби, тобто розвиток ендотоксикозу проходив три етапи (рис. 3).
Первинне накопичення (3 години тсля травми), дал1 — перюд типу «плато», коли рiвень МСМ ютотно не змшювався (24—48 годин тсля травми) i, нарешп, лавиноподiбне накопичення МСМ, починаючи з 3-ï доби тсля травми (72 години — 5 дiб). Перший етап був пов'язаний iз надходженням у кров ендотоксишв з ушкоджено1 тканини головного мозку (первинний — «мозковий» посттравматичний ендотоксикоз). На цьому еташ переважали нуклеотиди й неароматичш амiнокислоти. Причиною наступно!' стабiлiзацiï накопичення токсишв у кровi могло бути ix руйнування та виведення нирками (перюд «плато»). Третш етап по-чинався з третьо!' доби тсля травми та характеризував-ся вираженим приростом ушх фракцiй МСМ, що було пов'язано, на наш погляд, не ттьки з прогресуванням ураження нервово!' тканини, але й iз системним ушко-дженням внутршшх органiв i тканин органiзму вна-слiдок остаточного формування на цьому еташ СЕ1 та розвитку ПОН. Крiм нуклеотидiв i неароматичних амшокислот, на цьому етапi значно збтьшувалася к1льк1сть низькомолекулярних пептидiв i ароматичних амшокислот, що було несприятливим фактором.
1стотним показником розвитку СЕ1 у другу стадш було також нагромадження в кров! продуклв ПОЛ — ДК i МДА [14]. У кшькюному вщношенш накопичення в кров1 обох продукт1в ПОЛ вiдбувалося паралельно i приблизно р1вною м1рою. Фаза первинного накопичення (результат процешв посттравматично!' нейроде-струкци') змшювалася фазою «плато» через 48 годин тсля травми. Починаючи з цього термшу середш величини, що вщбивали вмют як ДК, так i МДА, статистично не в1др1знялися м1ж собою.
У в1дпов1дь на ушкоджувальну д1ю ендотоксинiв у другу фазу СЕ1 формувалася запальна реактя [10, 11, 14]. Показниками цього процесу були збтьшен-
ня вмюту в KpoBi циркулюючих ÎMyHH^ комплексiв (Ц1К), бiлкiв гостро'1' фази запалення (С-реактивного бiлка (СРБ) i церyлоплазмiнy) й активацiя штерлейы-нового каскаду. Багаторазове пдвищення рiвня в KpoBi Ц1К, починаючи з 24-ï годин пiсля травми, дозволило вважати цей термш початком генералiзованоï запаль-но1 реакци'. Це, у свою чергу, могло спричинити авто-алерпчне ушкодження базально!' мембрани ниркових клубочюв i пiдендотелiального шару капiлярiв та, вщ-повiдно, формування нирково!' недостатноста й ендо-телiальноï дисфункци'.
Динамша вмiстy в кровi СРБ також шдтверджувала наявнiсть генералiзованоï запально!' реакци' — його рь вень через 24 години тсля травми перевищував конт-рольний у 10,5 раза. Прогресуючий прирiст СРБ надалi вказував на прогресування та генералiзацiю запально!' реакци'.
Динамiка церyлоплазмiнy, що належить до бiлкiв гостро'1' фази запалення, була двофазною — збтьшення в першу добу пiсля травми з подальшим наростаючим зниженням, що вказувало на прогресування патолопч-них процешв, починаючи з друго1 доби тсля травми.
Отже, протягом першоьдруго'].' доби тсля травми запускалися запально-токсичн процеси, що знайшло свое вщбиття в прогресуючому накопиченнi в кровi Ц1К, МСМ, продyктiв ПОЛ, токсичних метаболтв, а також в активаци' синтезу бiлкiв гостро!' фази — СРБ i церулоплазмшу.
Також у цей перюд активувався цитоюновий каскад, спостер^алася так звана цитокшова буря [14]. За-гальною закономiрнiстю реакци' цитокiнового каскаду став максимальний прирiст вивчених iнтерлейкiнiв (IL-ip, TNF-a, IL-6, IL-8) у 1-шу — 2-гу добу пiсля травми, що вщбивало активацiю, а згодом — генера-лiзацiю запально!' реакци'. Первинний, вiдносно по-мiрний прирют цитокiнiв був реакцiею iмyнноï сис-теми у вiдповiдь на ушкодження i сприяв мобшзаци' захисних сил оргашзму, тодi як наступне наростання знаменувало початок ушкодження та формування запально!' стади' перебiгy ТХ головного мозку. Осно-вним реактантом iмyнноï системи при ЧМТ був IL-ip [11]. Далi (у мiрy зменшення ступеня реагування) роз-ташувалися IL-6 i TNF-a, тодi як рiвень IL-8 навiть знижувався через 72 години — 5 дiб шсля травми. Вто-ринний рiзкий прирют вмюту в кровi IL-1P при ста-бiлiзацiï активностi первинних медiаторiв запалення (КФ i KD) на рiвнi 24 годин указував на те, що в цей перюд запальний процес набував якюно ново!' власти-востi — вщбувалася його генерал1защя iз залученням iнших оргашв i систем.
Наступною стадiею розвитку СЕ1 при ТХ головного мозку була стадiя системно!' ендогенно'1' штокси-каци', що формувалася на другу добу перебиу посттравматичного перюду (48 годин пiсля травми). В цей перюд у результата метаболiчних зрушень, накопи-чення в кровi токсинiв, генералiзацiï запально!' реакци' i прогресування гiпоксiï патологiчнi зрушення набу-вали системного характеру [9, 12]. Пусковою ланкою meï реакци' була системна ендогенна штоксикатя, а
%
250
h--}
200 У
/
*
150 /
100
50 Внутршньомозкова Тканинна Циркуляторна
посттравматична ппошя (системна)
ппошя ппошя
п
и
Контроль 3 години 24 години 48 щдин 72 години 5 fliö
Рисунок 4. Динамка р!вня в кров! лактату (виражена у % вд контрольного р'/вня, прийнятого за 100 %) у р!зн! перюди розвитку посттравматично'/' ппоксИ'; вс! зсуви статистично значущ! (P < 0,05)
СЕ1 сягав максимального розвитку (рис. 2). У нашо-му дослщженш наявнють гiперметаболiзмy поряд з гiперглiкемieю та динамшою ПМ пщтверджувала на-копичення в кровi лактату, що вщбивало порушення глiколiтичних процесiв i утворення АТФ. Це проявля-лося, починаючи з 48-ï години шсля травми, i знаменувало собою формування ушкоджень гшоксичного генезу. Саме накопичення в кровi лактату дозволило констатувати розвиток при ЧМТ системно!' гшокси', що була наслщком патолопчних процесiв, якi роз-гортаються в реактивно-метаболiчнy стадiю. Гiпоксiя при ЧМТ мае змшаний характер i розвиваеться вна-слiдок ди' токсинiв на тканини (тканинна гшокшя), а згодом — у результата порушення мшроциркуляци' й зниження продуктивной серця (циркуляторна ri-поксiя). З огляду на прогресування накопичення в кровi лактату можна вважати, що гшокшя наростала та була прогресуючим патологiчним процесом, що мав постшний перебiг i на фон якого поетапно роз-вивався СЕ1. Динамiкy накопичення в кровi лактату i схематичне зображення еташв розвитку гiпоксiï при ЧМТ наведено на рис. 4.
Порiвнюючи данi рис. 4 з розвитком стадш СЕ1 (рис. 1), можна стверджувати, що гiпоксiя починаеться в запально-токсичнш стади', пiдсилюeться при форму-ваннi стади' системно!' ендогенно'1' штоксикаци' i досягае максимального вираження в стадш формування ПОН. У цю стадш було вщзначене також i виснаження АОС, яке проявлялося зниженням активноста СОД, що до-сягло катастрофiчно низького рiвня через 5 дiб пiсля травми, коли активнють ферменту становила всього 6 % вщ контрольного рiвня [12]. Активнють каталази, як i СОД, прогресивно знижувалася, що досягало статистично значущого рiвня, починаючи з 48-ï години шсля травми. Активашя матриксних металопротешаз вiдбyваeться при запаленнi й визначае запуск проль феративно'1' стади', а ix здатнiсть руйнувати рецептори
клггинних мембран i сприяти викиду медiаторiв апоп-тозу, FAS-лiганду дозволяе вважати ïx важливими ре-гуляторними факторами. Вмют ММР-9 збiльшувався тiльки з третьо! стади' перебiгу ТХ головного мозку i надалГ прогресивно наростав [14], що вказувало, на наш погляд, на активацш процесiв розпаду тканини, яю починалися стрiмко, про що свщчило багаторазове збiльшення ММР-9. Вмют TIMP-1 також мав тенден-цш до пiдвищення, однак статистично значущим при-рiст цього показника був ттьки через 72 години i 5 дiб пiсля травми. Отже, рiзке збiльшення вмiсту ММР-9 i TIMP-1 вказувало на подальший розвиток запального процесу та, як i динамша вивчених прозапальних ш-терлейкiнiв, пiдтверджувало генералiзацiю запально! реакци' при ЧМТ [11]. ММР-9 i TIMP-1 указували на прогресування розладiв гомеостазу, а рiзкий прирiст ïx вмюту у кровi через 48 i 72 години свтчив про розвиток СЕ1.
Важливою особливiстю стади' системно!' ендогенно! iнтоксикацiï було прогресуюче накопичення в кровi маркерiв ураження головного мозку — нейрональних бтюв (S100B i NSE) [15]. Крiм власне деструкцгг' не-йронiв, шдвищення !х вмiсту у кровi вщбивало шд-вищення проникностi гематоенцефалiчного бар'ера. Зростання вмюту нейрональних бтюв у кровi е предиктором летального юнця при тяжкш ЧМТ i розвитку посттравматично! енцефалопати' при середньотяжюй i легкiй ЧМТ [16].
Рiвень у кровi бiлка S100B через 48 годин шсля травми був статистично вiрогiдно вищим, нiж у попе-редньому перiодi [15]. Це вказувало на те, що прирют вщбувався не поступово, а стрибкоподiбно з двома шками: перший — через 3 години, а другий — через 48 годин шсля травми. Очевидно, у цьому перiодi вщбувалося посилення деструкцгг' нервовог тканини внаслток розвитку тканинно! гшоксгг', збтьшення енергодефiциту i поглиблення розвитку системно!' токсемп' — СЕ1. Як i S100B, NSE характеризував сту-шнь гГпоксичного й постГшемГчного ураження головного мозку [16]. Характер приросту рГвня NSE був поступовим, з деяким приростом через 48 годин шсля травми, коли вш значуще перевищив такий шсля 24 годин. Цей факт, як i у випадку з бтком S100B, за-свгдчував рГзке погГршення стану мозковог тканини на другу добу шсля травми.
Необхгдно зважати на те, що бток S100B при висоюй концентраций пГдсилюе нейродегенерацГю шляхом запуску $100В-щдукованого апоптозу, а в мшромолярних концентрацГях Гндукуе i некроз [16, 17]. Цей ефект реалГзуеться через посилення експреси' в нервовГй тканиш IL-1b i IL-6, а через активацш утво-рення оксиду азоту — також i IL-8 i TNF-a. У свою черту, ш штерлейюни Гндукують експресГю S100B. Отже, замикаеться ще одне патогенетичне коло нейрональ-ного ушкодження.
На наступнГй, заключнш, стади' в результатГ розгор-тання СЕ1 формувалася ПОН (рис. 2). СвГдченням порушення функщ! печшки й нирок було накопичення в кровГ сечовини i креатинГну. Дворазове гх наростання
в кровГ через 72 години i 5 дiб шсля травми вГдбивало декомпенсацiю метаболiчних порушень цього перiоду, що стало наслГдком системно! патогенно! да ендоген-них токсинГв.
Про постГйне наростання ушкодження еритроци-тГв свГдчив аналГз динамГки простагландину Е (ПГЕ), що у цю стадГю перевищував контрольний рГвень у 2,8—3,0 раза [12]. Через 72 години шсля травми зафш-совано вторинний, уже трикратний, прирют показника. Така динамша була одним Гз проявГв ендоток-сикозу при СЕ1. КрГм того, ушкодження еритроцитГв сигналГзувало про приеднання кров'яно! (гемГчно!) гшоксп' внаслГдок зниження кшькосп нормально функцГонуючих еритроцитГв i, вщповщно, киснево! емностГ кровГ.
Через 72 години i 5 дГ6 шсля травми рГвш нейрональ-них бтюв ютотно перевищували вихГднГ значення, що доводило прогресуючий характер ушкодження нерво-во! тканини та порушення функщ! гематоенцефалГчно-го бар'ера в шзш термiни пГсля травми [15].
Ще одшею ланкою патогенезу розвитку СЕ1 при ТХ головного мозку була виявлена автоiмунна реак-Шя — новоутворення АФЛ [18]. Накопичення анти-тГл у першу добу шсля травми можна було розцшю-вати як захисну реакцш, спрямовану на елiмiнацiю з кровГ нейрональних антигешв. Значне ж !х накопичення у кровГ в бтьш шзнш перГод указувало на гшерпчну автоГмунну реакцГю, що може спричиня-ти ушкодження тромбоцитГв i ендотелш судин. Так, вмГст АТ-КЛ стрГмко збГльшувався i через 5 дГб пГсля травми перевищував контрольш значення у 24,3 раза. ПодГбну, але менш виражену реакцГю мала ди-намГка вмГсту в кровГ АФЛ-IgM i АФЛ-IgG. Це свГд-чило про те, що в цей перГод ТХ головного мозку по-ряд з генералГзащею запалення запускаються також i автоГмуннГ реакци'.
Отже, показано, що в четверту стадГю ТХ головного мозку вГдбувалося прогресування ураження головного мозку, внутршшх оргашв, клггин кровГ. КрГм того, було зафшсовано й ураження серця [19]. Так, наростання активностГ ЛДГ можна було вважати загальною неспецифГчною реакцГею, характерною для ПОН та ураження серця. Активнють КК-МВ через 72 години i 5 дГб пГсля травми була шдвищеною в 6,1—6,6 раза. Системнють кштинного ушкодження пттверджува-ло рГзке шдвищення активностГ трансамГназ (АлАТ i АсАТ) з переважним збГльшенням активностГ кар-дГоспецифГчного ферменту — АсАТ. Безпосередшм пГдтвердженням розвитку ушкодження мюкарда на 5-ту добу пГсля травми було збтьшення активностГ КК-МВ, що ютотно на цей термш випереджало при-рГст активностГ трансамГназ. НарештГ, доводило розвиток гГпоксичного ураження серця рГзке (бтьше нГж тридцятикратне) збГльшення вмГсту тропонГну I. На нашу думку, причина ушкодження мюкарда при ТХ головного мозку за типом посттравматично! мюкар-дюдистрофй' полягала в патологГчнГй дй' ендогенних токсинГв, яю в цей перГод у надлишкових кГлькостях накопичувалися в оргашзмь
Висновки
Проведене дослiдження дозволило видтити чотири стада розвитку СЕ1: реактивно-метаболiчну, запаль-но-токсичну, стадiю системно! ендогенно! штоксика-ци (остаточний розвиток СЕ1) i стадiю розвитку ПОН. Наведено !х часову динамiку, описано типовi патоло-гiчнi процеси та прояви.
Конфлжт iHTepeciB. Автори заявляють про вщсут-нiсть конфлiкту iнтересiв i власно! фiнансово! защкав-леностi при шдготовщ дано! статтi.
Список л^ератури
1. Ельский В.Н. Патофизиология, диагностика и интенсивная терапия тяжелой черепно-мозговой травмы. Донецк: Новый мир, 2004. 200 с.
2. Хобзей Н.К. Эпидемиология инвалидности вследствие черепно-мозговых травм в Украине. Здоров'я наци. 2011. № 3. С. 30-34.
3. Pineda J.A. Mortality in severe traumatic brain injury — Authors' reply. Lancet Neurol. 2013. Vol. 12, № 5. P. 427-428.
4. Ельский В.Н. Нейрогормональные регуляторные механизмы при черепно-мозговой травме. Донецк: Новый мир, 2008. 240 с.
5. Молдованов М.А. Диагностика и мониторинг ней-ронального повреждения при тяжелой черепно-мозговой травме. Общая реаниматология. 2010. Т. 1, № 1. С. 17-21.
6. Усенко Л.В. Патобиохимические особенности головного мозга при критических состояниях организма и обоснование метаботропной терапии: ч. 1. Некоторые особенности метаболизма головного мозга в физиологических условиях. Укршнський журнал екстремальног медицини iменi Г.О. Можаева. 2009. Т. 10, № 1. С. 12-20.
7. Ельский В.Н. Моделирование черепно-мозговой травмы. Донецк: Новый мир, 2008. 140 с.
8. Nayak C. Relationship between markers of lipid peroxidation, thiol oxidation and Glasgow coma scale scores of moderate head injury patients in the 7 days post-traumatic period. Neurol. Res. 2008. Vol. 30, № 5. P. 461-464.
9. Зяблицев С.В. Механизмы и ключевые звенья развития синдрома эндогенной интоксикации при черепно-моз-
говой травме. Мiжнародний всник медицини. 2013. Т. 6, № 1. С. 18-23.
10. Ельский В.Н. Роль нейроиммуноэндокринных механизмов в формировании синдрома эндогенной интоксикации при травматической болезни. Таврический медико-биологический вестник. 2012. Т. 15, № 3. Ч. 1(59). С. 115-117.
11. Зяблицев С.В. Системные проявления неспецифической воспалительной реакции при травматической болезни головного мозга. Травма. 2012. Т. 13, № 4. С. 85-88.
12. Зяблицев С.В. Состояние реактивности нейрогор-мональных систем при травматической болезни головного мозга. Клшчна та експериментальна патологiя. 2012. Т. XI, № 3(41). Ч. 1. С. 83-86.
13. Ziablitsev S.V. Disorders of carbohydrate metabolism in experimental brain injury. Фiзiологiчний журнал. 2016. Т. 62, № 4. С. 18-22.
14. Ziablitsev S.V. Systemic effects of unspecific inflammatory reaction at traumatic brain injury. Фiзюлогiчний журнал. 2016. Т. 62, № 1. С. 67-72.
15. Зяблщев С.В. Динамка вмсту нейроспецифiчних бышв та ¡х утворення при експериментальшй черепно-мозковш травмь Патологiя. Науково-практичний медич-ний журнал. 2016. № 1(36). С. 49-53.
16. Lam A.G.M. Mechanism of glial activation by S100B: involvement of the transcription factor NFkB. Neurobiology of Aging. 2001. Vol. 22. P. 765-772.
17. Тудима А.А. Роль апоптозу в системних проявах тяжког травми. Тернотль: Укрмедкнига, 2010. 241 с.
18. Зяблицев С.В. Динамжа маркерiв посттравматичного та аутоiмунного пошкодження при черепно-мозковш травмi. Нейронауки: теоретичш та клшчш аспекти. 2013. Т. 9, № 1-2. С. 17-20.
19. Зяблщев С.В. Мехашзми формування посттравма-тичног мюкардюдистрофн при черепно-мозковш травмь Таврический медико-биологический вестник. 2012. Т. 15, № 4(60). С. 403-406.
Отримано/Received 21.05.2019 Рецензовано/Revised 08.06.2019 Прийнято до друку/Accepted 24.06.2019 ■
Зяблицев С.В, Ельский В.Н.
Национальный медицинский университет имени А.А. Богомольца, г. Киев, Украина
Стадии развития синдрома эндогенной интоксикации при экспериментальной черепно-мозговой травме
Резюме. Актуальность. В исследовании представлен анализ многолетней работы, выполненной под руководством члена-корреспондента НАМНУ, профессора В.Н. Ельского на кафедре патологической физиологии Донецкого национального медицинского университета имени М. Горького, по экспериментальному воспроизведению и анализу синдрома эндогенной интоксикации (СЭИ) при черепно-мозговой травме (ЧМТ). Цель исследования: разработать концепцию стадийности и ключевых механизмов развития СЭИ при ЧМТ. Материалы и методы. Исследование проведено на 555 белых беспородных крысах-самцах; ЧМТ воспроизводи-
ли по методике В.Н. Ельского, С.В. Зяблицева (2005). В крови определяли динамику 30 показателей гормонов, метаболитов, иммунологических и других биологически активных веществ; 7 показателей активности ферментов; дополнительно рассчитывали 5 индексов (всего в исследовании изучено 42 показателя). Нарушение функции центральной нервной системы оценивали по методике оценки неврологического дефицита в баллах по показателям уровня сознания, состояния рефлекторной сферы, слуха, мышечного тонуса туловища и конечностей, реакции на свет и боль, дыхания, движения и некоторых поведенческих реакций. Проводили также исследование
морфологических показателей повреждения головного мозга. Результаты. Анализ изученных показателей и их соотношений позволил выделить четыре стадии развития СЭИ: реактивно-метаболическую, воспалительно-токсическую, стадию системной эндогенной интоксикации (окончательное развитие СЭИ) и стадию развития полиорганной недостаточности (ПОН). Реактивно-метаболическая стадия характеризовалась: гиперергической реакцией нейроэндокринных систем с катаболическим действием; гипергликемией, гиперинсу-линизмом и инсулинорезистентностью; гиперметаболизмом. Воспалительно-токсическая стадия отличалась: выраженной гиперферментемией, указывающей на повреждение клеточных мембран и мембран лизосом; проявлениями эндогенной интоксикации (накопление в крови молекул средней массы и продуктов липопероксидации), генерализованными воспалительными реакциями (увеличение содержания в крови медиаторов воспаления, в том числе IL-ip, TNF-a, IL-6). Стадия системной эндогенной интоксикации выделялась: резким на-
коплением в крови лактата, что свидетельствовало о присоединении системной гипоксии; резким вторичным приростом молекул средней массы с накоплением низкомолекулярных и ароматических пептидов; резким вторичным приростом про-воспалительных цитокинов; активацией ММР-9 и Т1МР-1; резким приростом нейрональных белков S100В и №Е, что указывало на прогрессирование повреждения головного мозга. Стадия развития ПОН проявлялась: накоплением в крови мочевины и креатинина, повреждением эритроцитов, миокарда; резким приростом №Е; выявлением в крови большого количества антифосфолипидных антител, что отражало присоединение аутоиммунных процессов. Выводы. Полученные данные позволили разработать концепцию развития СЭИ при ЧМТ и определить ключевые звенья его патогенеза, что может быть использовано для разработки соответствующих мероприятий патогенетического лечения. Ключевые слова: черепно-мозговая травма; синдром эндогенной интоксикации; полиорганная недостаточность
S.V. Ziablytsev, V.M. Elskyy
Bogomolets National Medical University, Kyiv, Ukraine
Stage of endogenous intoxication syndrome in experimental brain injury
Abstract. Background. This study deals with the results of the analysis of longstanding work carried out under the direction of the Corresponding Member of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine, prof. V.M. Elskyy, Head of the Pathophysiology Department of M. Gorky Donetsk National Medical University, on experimental reproduction and analysis of endogenous intoxication syndrome (EIS) in the brain injury. This work aimed to develop a conception of staging and key mechanisms for the development of EIS associated with brain injury. Materials and methods. The study was conducted on 555 white, non-breeding male rats Wistar; experimental brain injury was reproduced by the method of V.M. Yelskyy, S.V. Ziablitsev (2005). In blood, the dynamics of 30 indicators of hormones, metabolites, immunological and other biologically active substances was determined; 7 indicators of activity of enzymes and additionally counted 5 indices (in general in this study 42 indicators were studied). Disorders of the central nervous system function were evaluated according to the method of assessing the neurological deficiency (scores) by the indicators of the level of consciousness, the state of the reflex field, hearing, muscle tone of the body and extremities, reaction to light and pain, respiration, movement and some behavioral reactions. The morphological parameters of brain damage were also determined. Results. The analysis of the studied parameters dynamics and their relationships allowed distinguishing four stages of EIS development: reactive-metabolic, inflammatory-toxic, the stage of systemic endogenous intoxication (the final development of EIS) and the stage of development of multiple organ
failure (MOF). The reactive-metabolic stage was characterized by hyperergic reaction of neuroendocrine systems with catabolic action; hyperglycemia, hyperinsulinemia and insulin resistance; hypermetabolism. The severe hyperenzymemia, indicating damage to the cell membranes and lysosomal membranes, manifestations of endogenous intoxication (accumulation in the blood of molecules of medium mass and products of lipoperoxidation), generalized inflammatory reactions (increased inflammatory blood mediators, including IL-ip, TNF-a, IL-6) are typical for the inflammatory-toxic stage. The stage of systemic endogenous intoxication is characterized by a sharp accumulation of lactate in blood, indicating the systemic hypoxia inclusion; a sharp secondary increase in the molecules of medium mass with the accumulation of low molecular weight and aromatic peptides; a sharp secondary increase in proinflammatory cytokines; activation of MMP-9 and TIMP-1; a sharp increase in neuronal proteins S100B and NSE, indicating the progression of brain damage. Stage of MOF development is characterized by the accumulation in the blood of urea and creatinine, damage to red blood cells, myocardium; a sharp increase in NSE; the appearance in the blood of large quantities of antiphospholipid antibodies, which reflected the inclusion of autoimmune processes. Conclusions. The obtained data allowed developing a concept for the development of EIS in brain injury and to identify the key components of its pathogenesis, which can be used to develop appropriate measures of pathogenetic treatment. Keywords: brain injury; endogenous intoxication syndrome; multiple organ failure
