Научная статья на тему 'Теоретическое обоснование применения серотонина в клинической практике'

Теоретическое обоснование применения серотонина в клинической практике Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
1240
193
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Толстых М. П., Будневский С. В., Гаджиев A. И., Ширинский В. Г., Авагян А. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Теоретическое обоснование применения серотонина в клинической практике»

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ СЕРОТОНИНА В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ

М.П. Толстых, C.B. Будневский, А.И. Гаджиев, В.Г. Ширинский, A.A. Аеагян, Э.А. Галлямов, Ю.В. Климов, Ф.Е. Шин, Е.В. Прусов, А.П. Симоненков, Е.О. Медышева

МГМСУ

Серотонин по химическому строению относится к группе индолилалкилами-нов. Он является биогенным амином (5-гидрокситритофан, 5-гидрокситрипта-мин, 5-НТ), образующимся в организме из аминокислоты L-триптофана.

У человека он обнаруживается преимущественно в центральной нервной системе и желудочно-кишечном тракте, клетках мозгового слоя надпочечников, а также в тромбоцитах. Серотонин участвует в осуществлении нескольких важных физиологических функций: передаче нервного импульса, регуляции моторики желудочно-кишечного тракта, гемостаза и сосудистых реакций. Все эти функции серотонина обусловлены его взаимодействием с мембранными рецепторами клеток-мишеней, обладающими избирательным сродством к серотонину. Семейство рецепторов серотонина включает, как минимум, четыре класса специфических мембранных структур (5-HT-R1.4). Взаимодействие серотониновой молекулы с определенным классом этих рецепторов вызывает характерный набор физиологических эффектов. Разнообразие рецепторов серотонина обусловливает широкий спектр физиологических реакций, опосредованных данным биохимическим регулятором.

Серотонин можно рассматривать как модулятор регенерации, поскольку он оказывает воздействие на процессы, значимые при восстановлении тканевых структур — сосудистый тонус, пролиферацию фибробластов и гладкомышечных клеток, а также вызывает ряд иных анаболических эффектов.

Влияние серотонина на сосудистую реакцию неоднозначно: оно может проявляться и как прямое вазоконстрикторное действие, и как амплификация сосудосуживающей активности адренэргических медиаторов. Кроме того, серотонин может вызывать и обратный эффект - расширение сосудов в результате непосредственного действия на специфические рецепторы и вследствие вторичных рефлекторных изменений тонуса.

Вазоконстрикторное действие серотонина чаще всего обусловлено взаимодействием серотонина с рецепторами 5-НТ2 мембран гладкомышечных клеток. Это действие избирательно блокируется кетансерином. Данный эффект был показан во множестве экспериментальных работ. Кетансерин - блокатор рецепторов серотонина 5-НТ2. У человека этот препарат тормозит вазоконстрикцию и агрегацию тромбоцитов, вызванную серотонином. Известно также, что кетансерин ускоряет заживление диабетических язв.

Вазоконстрикторный эффект серотонина, по-видимому, частично обусловлен высвобождением тромбоксана А2, являющегося мощным вазоконстрик-тором. Тромбоксан А2 выделяется при агрегации тромбоцитов и лейкоцитов в участках сосуда с поврежденным эндотелием. Триггерным механизмом усиления сосудистого спазма под действием тромбоксанов, по-видимому, служит активация 5-НТ2 рецепторов серотонина, расположенных на поверхности мембраны тромбоцитов.

Как сосудосуживающий агент, серотонин действует преимущественно благодаря включению анаэробных метаболических механизмов. Однако устойчивость сосудистого спазма, возникающего под действием серотонина, зависит от наличия глюкозы.

Выраженность сосудосуживающего эффекта серотонина снижается по мере уменьшения диаметра сосудов, кроме того, различные участки сосудов обладают разной чувствительностью к серотонину. Наиболее выраженное действие серотонин оказывает на крупные сосуды.

В определенных условиях серотонин оказывает сосудорасширяющее действие. В исследованиях in vitro и in vivo были установлены три главных механизма, обусловливающие вазодилатацию под действием серотонина: прямое релакси-рующее влияние на гладкие мышцы, пресинаптическое ингибирование высвобождения норадреналина из симпатических нервных окончаний, иннервирую-щих сосуды, а также выделение эндотелиальными клетками фактора релаксации (EDRF), который в настоящее время идентифицируется с оксидом азота (N0). Все указанные механизмы осуществляются с участием 5-НТ1 -рецепторов, а подтипы рецепторов обеспечивают дифференциацию этих механизмов. Каждый из этих механизмов может доминировать в определенном регионе сосудистого русла. Поэтому, вероятно, положительные результаты использования 5НТ2-антагонис-тов серотонина обусловлены не только торможением агрегации тромбоцитов и устранением гладкомышечного спазма, но также и «демаскировкой» дилатаци-онного эффекта EDRF.

Вопрос о том, является ли эндотелиальный фактор релаксации (оксид азота и его продукты) непосредственным ингибитором вазоконстрикторного действия серотонина, является дискуссионным. В частности, было показано, что оксид азота является ингибитором вазоконстрикторного действия серотонина, а также то, что в высоких концентрациях серотонин может взаимодействовать с рецепторами класса 1 (5-НТ1), вызывая вазодилатацию. Добавление в среду L-аргинина - предшественника N0 - вызывает дозозависимое уменьшение серотониновой констрикции сосуда, добавление метиленового синего (блокирующего действие N0) и L-NG-монометиларгинина (вещества, подавляющего синтез N0) существенно усиливают спазм сосуда под действием серотонина. Подавление активности эндогенного N0 пероксидом водорода потенцирует вазоконстрикторное действие серотонина и подавляет вазодилатацию, связанную с взаимодействием серотонина (в высокой концентрации) с рецепторами 5-НТ. В эксперименте на крысах было показано, что при подавлении синтеза серотонина развивается гиперчувствительность мозговых сосудов к оксиду азота, т.е. дефицит серотонина потенцирует вазодилатацию, вызываемую N0.

Возможным объяснением этих фактов является также то, что оксид азота, оказывающий антагонистическое действие на спазм сосудов, вызванный серо-тонином, может продуцироваться не только в эндотелии, но в гладкомышечных клетках сосудов. Вазодилатация, возникающая под действием N0, преимущественно, связана с активацией цГМФ-пути, но, кроме того, могут участвовать и цГМФ-независимые механизмы. В то же время установлено, что сосудорасширяющее действие серотонина на периферические сосуды, связанное с активацией метаболизма N0, блокируется антагонистами 5-НТЗ/5-НТ4-рецепторов.

Существует ряд фактов, свидетельствующих о возможной роли серотонина в

регуляции репаративных процессов.

Нейромедиаторы, в т.ч. серотонин, оказывают стимулирующее и морфогене-тическое действие при регенерации у планарий. Серотонин оказывает стимулирующее действие на регенерацию у плоского червя Planaria Polycelis tenuis. Это действие осуществляется при участии аденилатциклазного механизма. Регенерация ресничек у одноклеточного организма Tetrahymena pyriformis регулируется серотонином, а механизм этого явления каким-то образом связан с участием цАМФ и ионов кальция (причинные взаимоотношения между веществами пока не установлены). Серотонин стимулирует фагоцитоз и рост Tetrahymena, а предшественники серотонина стимулируют рост; кроме того, было обнаружено, что серотонин вызывает сокращение пигментных клеток Planaria. Совокупность этих фактов говорит о филогенетически древнем характере механизмов, лежащих в основе регуляторных эффектов серотонина, наблюдаемых при репарации.

Lowe и соавт. показали, что действие серотонина при регенерации опосредовано специфическими регуляторными молекулами, интенсивность синтеза которых регулируется протеинкиназой С - основным фактором роста фибробластов (bFGF) и инсулиноподобным фактором роста-1 (IGF-1). При добавлении серотонина в культуру фибробластов они наблюдали трехкратное повышение уровня мРНК — основного фактора роста фибробластов и снижение уровня мРНК IGF-1 примерно на 50%.

Серотонин оказывает митогенное действие на гладкомышечные клетки. Этот факт наиболее известен в связи с гиперплазией гладкомышечных клеток легочной артерии при легочной гипертензии. С помощью иммуноморфологических методов было показано, что при данном заболевании пролиферация гладкомышечных клеток обусловлена, главным образом, связанной с генетическими нарушениями избыточной экспрессией транспортного белка, обеспечивающего проникновение серотонина в клетку. Длительное подавление синтеза N0 в эндотелии коронарных сосудов (в эксперименте на свиньях) приводило к утолщению средней оболочки сосудов, а также к усилению реактивности сосудов по отношению к серотонину (констрикция). Кроме того, предотвратить стимулирующий эффект серотонина на пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов могут антагонисты 5-НТ2. Пролиферативная реакция гладкомышечных клеток на воздействие серотонина обусловлена стимуляцией экспрессии гена c-fos и циклина D1, происходящей при участии свободных радикалов кислорода, появление которых, в свою очередь, связано с индукцией образования супероксида в гладкомышечных клетках под действием серотонина.

В эксперименте на крысах было показано, что без лечения восстановление эпидермиса как ткани после радиационных ожогов протекает быстрее, чем внутриклеточная регенерация поврежденных структур (наиболее выраженные повреждения отмечались в митохондриях, особенно в их внутренних мембранах). Вещество, структурно сходное с серотонином, 5-метокситриптамин, снижает или предотвращает повреждающее действие ионизирующего излучения на ткани. По мнению авторов, благоприятное действие 5-метокситриптамина обусловлено активацией внутриклеточной регенерации.

Серотонин оказывает стимулирующее действие на синтез ДНК гепатоци-тами в культуре. Этот эффект опосредован рецепторами 5-НТ2 (блокируется кетансерином) и обусловлен включением протеинкиназного механизма (протеинкиназа С).

Результаты исследований, посвященных влиянию серотонина на репаратив-ные процессы, часто довольно противоречивы.

В экспериментальном исследовании на крысах изучали роль гистамина и серотонина в воспалительной реакции, развивающейся в грануляционной ткани в процессе заживления открытой раны. На основании полученных результатов авторы работы предположили, что эндогенные гистамин и серотонин практически не влияют на скорость кровотока и интенсивность экссудации альбумина в процессе воспаления грануляционной ткани.

К сходным заключениям приходят и другие авторы. В двойном слепом исследовании, выполненном в условиях хирургического стационара, изучали влияние геля, содержащего 2% кетансерина (антагониста рецепторов серотонина 5-НТ2) на заживление операционных ран головы и шеи (после иссечения опухолей кожи). Пациенты контрольной группы получали плацебо. В обеих группах пациентов раны заживали вторичным натяжением. Скорость заживления раны оценивали по значению корня квадратного из площади раны, а скорость контракции - по изменению локализации меток, нанесенных на кожу стойким красителем. Наиболее выраженная контракция ран наблюдалась в начальной стадии заживления, а скорость заживления была наибольшей у обширных ран. В то же время статистически значимые различия между заживлением ран в опытной и контрольной группах выявлены не были. Кетансерин не оказывает существенного влияния на скорость заживления ран при условии нормальной васкуляризации кожи. Следовательно, и серотонин не обладает регуляторной активностью при заживлении подобных ран.

В то же время в многоцентровом контролируемом рандомизированном исследовании была показана эффективность кетансерина при лечении длительно незаживающих ран у лошадей. Этот препарат ускорял заживление раны, предотвращал избыточный рост грануляционной ткани и препятствовал развитию нагноения.

По данным электронно-микроскопического и авторадиографического исследования, серотонина адипинат интенсифицирует внутриклеточный метаболизм в эндотелиоцитах сосудов головного мозга и оказывает защитное воздействие на клетки в раннем послеоперационном периоде. Этот препарат также улучшает заживление гнойных диабетических неиротрофических язв нижних конечностей и оказывает благоприятное воздействие на проводимость периферических нервов при данном заболевании.

Вместе с тем, результаты исследований, направленных на решение судебно-медицинских задач свидетельствуют о закономерных изменениях содержания серотонина и других биогенных аминов на ранних стадиях заживления раны. Определение концентраций биогенных аминов и их метаболитов используется для определения момента нанесения раны при изучении аутопсийного материала. Так, например, с использованием хроматографического метода и электрохимической детекции в эксперименте на морских свинках было показано, что содержание серотонина в ране достигает максимума через 10-30 минут после нанесения повреждения и остается повышенным в течение 24 часов. Наиболее высокие значения концентрации серотонина отмечались в участках раны, удаленных от ее краев на 800 мкм. Содержание метаболита серотонина 5-гидроксииндолук-сусной кислоты (5-Н1АА) было значительно выше в ранах, нанесенных при жизни животного, чем при посмертных повреждениях. В прижизненных ранах, сущест-

вовавших, как минимум, 10 минут (до момента наступления смерти животного) уровень 5-HIAA был в два раза выше, чем в ранах, нанесенных после наступления смерти животного. Было также показано, что специфически измененные концентрации биогенных аминов в ранах, нанесенных не менее, чем за 10 минут до смерти животного, при комнатной температуре сохраняются, как минимум, в течение 12 часов после смерти. В целом эти данные косвенно свидетельствуют об участии серотонина в биохимических реакциях ранней стадии воспаления, хотя и не позволяют судить о механизмах действия биогенных аминов.

О влиянии серотонина на процессы, протекающие на поздних стадиях раневого заживления - после завершения эпителизации раны, свидетельствуют результаты исследования, выполненного Beele и соавт. В эксперименте in vitro было показано стимулирующее влияние серотонина на синтез кератина клетками (кератиноцитами) перьевых луковиц цыплят. Также были выявлены усиление синтеза ДНК и задержка кератинизации в этих клетках при добавлении в культу-ральную среду антагониста серотонина - кетансерина.

В экспериментальном исследовании кожных ран, выполненном на белых крысах, была изучена динамика численности тучных клеток (являющихся естественным депо серотонина и гистамина) и фибробластов, а также взаимодействие указанных типов клеток с учетом изменения концентрации гистамина и серотонина в заживающей ране на протяжении 20 дней после нанесения повреждения. Было установлено, что тучные клетки не только играют важную роль на ранней стадии воспаления, но и участвуют в более поздних фазах раневого процесса. Увеличение числа и функциональной активности тучных клеток положительно коррелирует со степенью выраженности пролиферации фибробластов, формированием новообразованной соединительной ткани, сокращением площади раны и изменением концентраций биогенных аминов.

Селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИЗС) - препараты для лечения эмоциональных расстройств, в т.ч. депрессивных психозов. Препараты этой группы также обладают мощным антитромоботическим действием и оказывают защитное действие на эндотелиальную выстилку сосудов. Кроме того, СИЗС могут усиливать воспаление и модулировать продукцию интерлейкинов и интерферона. На основании этих фактов, а также опираясь на результаты исследования метаболизма серотонина и механизмов действия кетансерина (препарата из группы антагонистов серотонина), М.О. Клименко и соавт. выдвинули гипотезу, согласно которой ингибиторы обратного захвата серотонина могут быть использованы как средства, оказывающие репаративный эффект. Эта гипотеза была подтверждена в экспериментальном исследовании, выполненном на крысах. На модели нейрогенной желудочной язвы с последующей ваготомией, было показано, что экзогенный серотонин вызывает повышение концентрации серотонина в ткани желудка, в том числе в зоне язвенного дефекта. Также наблюдалось снижение выраженности воспалительных явлений и активизация репаративных процессов в области язвы. Полученные результаты позволили авторам исследования предположить, что СИЗС могут быть использованы при лечении плохо заживающих ран, например, у пациентов с сахарным диабетом, венозной недостаточностью, ожирением и другими сосудистыми нарушениями.

В работе A.C. Логинова и соавт. представлены данные о влиянии лазерного излучения на содержание биогенных аминов и состояние аденилатциклазной системы при длительно незаживающих язвах желудка. Облучение зоны язвенно-

го дефекта (одномоментно вложенная энергия составляла 10-15 Дж) приводило к статистически значимому повышению содержания серотонина, гистамина, цАМФ и активности аденилатциклазы. В то же время наблюдалось повышение активности цГМФ, однако это изменение не достигало уровня статистической значимости. Заживление язвенного дефекта достигалось после 5-6 сеансов лазерной терапии и сопровождалось снижением содержания серотонина в данном участке, а также увеличением концентрации гистамина и цАМФ и повышением активности аденилатциклазы.

Таким образом, серотонин оказывает многостороннее воздействие на физиологические процессы. Возможность применения препаратов серотонина для лечения ран, главным образом, обусловлена влиянием этого биогенного амина на сосудодвигательные реакции. Потенцируя адренэргические эффекты на системном уровне, серотонин участвует в осуществлении реакций общего адаптационного синдрома, обеспечивающих мобилизацию защитно-приспособительных механизмов. Кроме того, серотонин оказывает воздействие на сосуды микроцир-куляторного русла. Большинство эффектов данной группы возникают при взаимодействии серотонина и оксида азота и выражаются в изменении сосудистого тонуса и проницаемости. Однако сложный характер этого взаимодействия, зависимость его результатов от дозы, анатомической локализации и других условий указывает на необходимость проведения детальных исследований и разработки режимов применения препаратов серотонина для лечения ран.

ЛИТЕРАТУРА

1. Brüning Т.А., Chang P.C., BlauwG.J. etal. //J. Cardiovasc. Pharmacol. - 1993. -V. 22. - P.44-51.

2. Mandala M., Gokina N., Osol G.C. //Am. J. Obstet. Gynecol. - 2002. -V. 187. - P.463-468.

3. Sand A. E., Andersson E., Fried G. //Acta. Physiol. Scand. - 2002. -V. 174. - P.217-223.

4. Srikiatkhachorn A., Anuntasethakul Т., Maneesri S. et al. // Headache. - 2000. - V. 40. - P.267-275.

СНИЖЕНИЕ РИСКОВ ОПЕРАТИВНОГО ВМЕШАТЕЛЬСТВА И УЛУЧШЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЛЕЧЕНИЯ В ХИРУРГИИ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 15-20 ЛЕТ

М.П. Толстых, Э.А. Галлямов, В.Г. Ширинский, Д.В. Кривихин, Ю.В. Климов, М.Ю. Лебедева

МГМСУ

За последние десятилетия в хирургии наметилась положительная тенденция, которая привела к снижению рисков оперативного вмешательства и улучшению результатов хирургического лечения. Это стало возможно, прежде всего, в результате развития анестезиологии, внедрения новых методов снижения операционного стресса, более широкого использования минимально инвазивных методик, более сложных подходов к предупреждению органной недостаточности после хирургических вмешательств [12]. Местное обезболивание (блокада периферических нервов, спинномозговая или эпидуральная аналгезии) обладает рядом лечебных свойств, такими как улучшение вентиляции легких, снижение нагрузки на сердечно-сосудистую систему, уменьшение послеоперационного пареза кишечника и более эффективным обезболиванием после операции.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.