CC BY
35
15. Nodel' M.R. Physical rehabilitation in patients with Parkinson's disease. - Moscow: Moskovskaja medicinskaja akademija imeni I.M. Sechenova. Kafedra nervnyh boleznej lechebnogo fakul'teta, 2010. - P.4-6. (in Russian)
16. Petrun'ko I.L. Rehabilitation: is it an unambiguous interpretation // Sibirskij medicinskij zurnal (Irkutsk). - 2011. -№7. - P.139-140. (in Russian)
17. Pohabov D.V., Nesterova Ju.V., Abramov V.G. Method of speech rehabilitation in patients with Parkinson's disease // Nevrologicheskij zhurnal. - 2014. - Vol. 19. №5. - P.29-31. (in Russian)
18. Rudnev V.I., Okladnikov V.I., Bykov Ju.N. Method of referent bio-adaptive in patients after hemisphere ischemic stroke // Zhurnal nevrologii i psihiatrii im. S.S. Korsakova. - 2002. - Vol. 102. №5. - P.61-64. (in Russian)
19. Rudnev V.A., Prokopenko S.V., Bugaev A.T. Complex neuro-rehabilitation at Siberian regional center // Sibirskoe medicinskoe obozrenie. - 2005. - Vol.34. №1. - P.50-52. (in Russian)
20. Smolenceva I.G., Gubajdulina R.F., Krivonos O.V. Rehabilitation of motor function in patients with Parkinson's disease // Zdorov'e i obrazovanie v XXI veke. - 2013. - Vol. 15. №12. - P.82-83. (in Russian)
21. Fedin P.A., Poleshhuk V.V.,Koshurnikova E.E. Magnitnaja stimuljacija v diagnostike i reabilitacii pri bolezni Parkinsona // Parkinson's disease and movement disorders. - Moscow: NCN RAMN, 2008. - P.208-210. (in Russian)
22. Chernikova L.A., Ermolaeva Ju.A., Kornjuhina E.Ju., et al. Postural instability and balance-therapy correction in movements disorders // Bolezn' Parkinsona i rasstrojstva dvizhenija. -Moscow: NCN RAMN, 2008. - P.200-203. (in Russian)
23. Shprah V.V., Sajutina S.B. Parkinson's disease. - Irkutsk: GOU DPO IGIUV, 2010. - 124 p. (in Russian)
24. Dibble L.E., Addison O., Papa E. The effects of exercise on balance in persons with Parkinson disease: A systematic review across the disability spectrum // Journal of Neurological Physical Therapy. - 2009. - Vol. 33. №1. - P. 14-26.
25. Dombovy M.L. Neurorehabilitation for other neurologic disorders // Continuum. - 2011. - Vol. 17. №3. - P.606-616.
26. Ellis T., Motl R.W. Physical activity behavior change in persons with neurologic disorders: overview and examples from Parkinson disease and Multiple sclerosis // Journal of Neurological Physical Therapy. - 2013. - Vol. 37. №2. - P.85-90.
27. Hackney M.E., Kantorovich S., Levin R., Earhart G.M. Effects of tango on functional mobility in Parkinson disease: A preliminary study // Journal of Neurological Physical Therapy. -2007. - Vol. 31. №4. - P.173-179.
28. Klein P.J., Rivers L. Taiji for individuals with Parkinson disease and their support partners: program evaluation // Journal of Neurological Physical Therapy. - 2006. - Vol. 30. №1. - P.22-27.
29. Pahwa R., Lyons K.E. Treatment of early Parkinson's disease // Current Opinion in Neurology. - 2014. - Vol. 27. №4. - P.442-449.
30. Quinn P. Dancing with outliers: Let's study the best-case scenarios in managing Parkinson's disease // Neurology Now. -
2013. - Vol. 9. №2. - P. 40.
31. Rukovets O. This way In: Nia for Parkinson's Disease // Neurology Now. - 2013. - Vol. 9. №2. - P.11-12.
32. Seifert T. Exercise and neurologic disease // Continuum. -
2014. - Vol. 20. №6. - P.1667-1682.
Информация об авторах:
Быков Юрий Николаевич - заведующий кафедрой нервных болезней ИГМУ, д.м.н., профессор, 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1, (3952)200841, e-mail: bykov1971@mail.ru; Бендер Татьяна Борисовна - врач неврологического отделения клиник ИГМУ; 664003, г. Иркутск, бул. Гагарина, 18, (3952)280811;. Васильев Юрий Николаевич - доцент кафедры нервных болезней ИГМУ, к.м.н., 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1, (3952)280811, e-mail: yura.v72@mail.ru.
Information About the Authors:
Yury Bykov - Head of the Department of nervous disease of the ISMU, MD, PhD, DSc, Professor, Irkutsk State Medical University, Krasnogo Vosstania, 1, Irkutsk, Russian Federation, (3952)200841, e-mail: bykov1971@mail.ru; Tatiana Bender - neurologist of Clinics of the ISMU, MD, Neurological Department, bul Gagarina, 18, Irkutsk, Russian Federation, (3952)280811;Yuri Vasiliev -Associate Professor of Nervous Diseases ISMU, PhD, MD, Irkutsk State Medical University, Krasnogo Vosstania, 1, Irkutsk,
Russian Federation, (3952)280811, e-mail: yura.v72@mail.ru.
оригинальные исследования
© ЕРШОВ A.B., ДОЛГИХ B.T. - 2015 УДК 616.32-002-036.11+616.12-008.46
влияние панкретогенных факторов на сократимость и метаболизм изолированного сердца крысы
Антон Валерьевич Ершов, Владимир Терентьевич Долгих (Омский государственный медицинский университет, ректор - д.м.н., проф. А.И. Новиков, кафедра патофизиологии с курсом клинической патофизиологии, зав. - д.м.н., проф. В.Т. Долгих)
Резюме. Эксперименты выполнены на 40 белых крыс-самцах линии Wistar. Проведено 3 группы опытов. Для оценки повреждающего действия панкреатогенных факторов на сердце в раствор Кребса-Хензелайта, используемый для перфузии изолированных изоволюмически сокращающихся сердец, добавляли трипсин (I группа, n=10) и токсичную сыворотку (II группа, n=10), полученную от животных через 24 часа после моделирования острого деструктивного панкреатита. III группа (n=20) - контрольные животные, которым под эфирным наркозом выполняли лапаротомию, осуществляли ревизию органов брюшной полости и в последующем ушивание раны). С целью выяснения механизмов развития кардиодепрессии при остром деструктивном панкреатите использовали дополнительно гиперкальциевую, гипоксическую пробы и нагрузку ритмом высокой частоты. Установлено, что ключевым эффектом воздействия трипсина и «токсической» сыворотки на сердце является выраженный дисбаланс окислительно-восстановительных процессов, следствием чего является развитие вторичной альтерации кардиоми-оцитов активными формами кислорода, с одной стороны, и прогрессирование ишемических процессов, с другой. Трипсин и «токсическая» сыворотка нарушали функционирование мембранных транспортных АТФаз, индуцировали энергетический дисбаланс, вызывая как систолическую, так и диастолическую дисфункцию миокарда.
Ключевые слова: острый панкреатит, сердечная недостаточность, панкреатогенные факторы, трипсин.
influence factors on pancreatogenic contractility and metabolism
OF ISOLATED RAT HEART
A.V. Ershov, V.T. Dolgikh (Omsk State Medical University, Russia)
Summary. The experiments were performed on 40 white male Wistar. Three groups of experiments were conducted. In order to assess the damaging effect of pancreatogenic factors on the heart in the Krebs-Henseleit solution used for perfusion of isolated isovolumically contracting hearts, trypsin (I group, n=10) and toxic serum (II group, n=10), obtained from the animals after 24 hours after modeling acute destructive pancreatitis, have been added. Group III (n=20) - control animals, which were underwent ether anesthesia, laparotomy, performed an audit of the abdominal cavity and the subsequent closure of the wound. It is found that a key impact effect of trypsin on the heart is marked imbalance of redox processes, resulting in the development of a secondary alteration of the cardiomyocyte with active forms of oxygen, on the one hand, and the progression of ischemic processes, on the other. The action of "toxic" whey, mostly reduced to malfunction of membrane transport ATPases and induction of energy imbalance, causing, in the end, both systolic and diastolic dysfunction.
Key words: acute pancreatitis, heart failure, pancreatogenic factors, trypsin.
Заболеваемость острым панкреатитом неуклонно увеличивается [10,12], а частота его деструктивных форм достигает 20-45% [1,9]. При этом летальность остается стабильно высокой и в зависимости от площади поражения и наличия/отсутствия инфицирования некротических зон колеблется от 15 до 100% [2,18]. Ведущее значение в развитии летальных исходов при панкрео-некрозе придается полиорганной недостаточности, которая возникает на фоне инфекционно-токсического или кардиогенного шока [7]. В ранее проведенных исследованиях нами выявлены патогенетические факторы кардиодепрессии при деструктивном панкреатите в условиях целостного организма и на препарате изолированного изоволюмически сокращающегося сердца [6]. С целью раскрытия механизмов патогенного влияния продуктов альтерации панкреатоцитов на сердце при воспалении поджелудочной железы целесообразно раздельно оценить влияние различных панкреатоген-ных метаболитов на функционально-метаболические нарушения на модели изолированного изоволюмически сокращающегося сердца. Эта модель предусматривает жесткий контроль основных параметров работы сердца: внутрижелудочковый объем, перфузионное давление, температуру, газовый и ионный состав перфузата, частоту сердечных сокращений. Выявляемые при этом нарушения функции и метаболизма сердца будут зависеть только от достаточно стойких функционально-метаболических и структурных повреждений, возникающих в основном от действия патогенных панкреато-генных факторов [3,11].
Цель исследования - на препарате изолированного изоволюмически сокращающегося сердца с помощью изолированного воздействия панкреатогенных токсинов изучить механизмы формирования сердечной недостаточности при остром деструктивном панкреатите.
Материалы и методы
Исследования проведены на 40 крысах-самцах линии Вистар массой 292±4,0 г, наркотизированных этиловым эфиром. Исследования проведены с соблюдением принципов гуманного отношения к животным. Для достижения поставленной цели у интактных животных после трансстернального разреза извлекали сердца, помещали в охлажденный до +2оС раствор Кребса-Хензелайта, удаляли предсердия, разрушали проводящую систему сердца, после чего сердца через аорту подключали к перфузионной установке. В полость левого желудочка вводили латексный баллончик постоянного объема, сжимая который сердце осуществляло изоволюмические сокращения с частотой 120 мин-1, навязываемой универсальным электростимулятором ЭСУ-2. Сердца перфузировали ретроградно раствором Кребса-Хензелайта, насыщенным карбогеном (95% О2 и 5% СО2) под давлением 70 мм рт.ст. при 37оС. Давление
в левом желудочке измеряли электроманометром ВМТ (Германия) и регистрировали его вместе с первой производной на приборе Н338-4П. Через 30 мин. перфузии (время, необходимое для стабилизации работы сердца) регистрировали сократительную функцию сердца и одновременно брали пробы перфузата, прошедшего через коронарное русло, в котором унифицированными методами определяли активность аспартатаминотранс-феразы (АсАТ), глюкозы и лактата. Утечку АсАТ из кар-диомиоцитов в коронарный проток рассчитывали на 1 г сухой массы миокарда, а потребление глюкозы и выделение лактата - на 1 мм рт.ст. развиваемого желудочком давления.
Проведено 3 группы опытов. Для оценки повреждающего действия панкреатогенных факторов на сердце в I группе (If n=10) в раствор Кребса-Хензелайта добавляли трипсин («Самсон-Мед»), разведенный из расчета конечной концентрации на массу тела экспериментального животного 50 мг/кг массы тела, во II группе (II, n=10) добавляли токсичную сыворотку (из расчета 0,40±0,02 г/л белка), полученную у животных через 24 часа после моделирования острого деструктивного панкреатита [4]. III группа (n=20) - контрольные животные, которым под эфирным наркозом выполняли лапаротомию, осуществляли ревизию органов брюшной полости и в последующем ушивание раны. С целью уточнения механизмов развития кардиодепрессии при остром деструктивном панкреатите использовали дополнительно гиперкальциевую, гипоксическую пробу и нагрузку ритмом высокой частоты [3,11].
Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы Statistica v.6. Нормальность распределения полученных результатов в вариационном ряду оценивали с помощью критерия Колмогорова-Смирнова, а также согласно правилу двух и трех сигм (а). Данные, не подчинявшиеся закону нормального (гауссовского), представляли в виде медианы (Ме) и интерквартильного размаха (25 и 75 перцентили). При сравнении количественных признаков двух совокупностей не связанных выборок, подчиняющихся закону нормального распределения, использовали t-критерий Стьюдента. Критерий Манна-Уитни применяли, если сравниваемые совокупности несвязанных выборок не подчинялись закону нормального распределения. Критерий Вилкоксона использовался при сравнении двух связанных выборок. Критический уровень значимости статистических гипотез в данном исследовании принимался равным 0,05, так как при этом вероятность различия составляла более 95%.
результаты и обсуждение
Как следует из таблицы 1, гипоксическая перфузия интактных изолированных сердец раствором Кребса-Хензелайта, содержавшем «токсическую» сыворотку
животных, перенесших острый деструктивным панкреатит, в течение десяти минут увеличивала на 11,9% диастолическое давление в левом желудочке сердца. К 15-й минуте гипоксической перфузии наблюдалось уменьшение систолического и развиваемого давления соответственно на 7,6% и 17,7%, а диастолическое давление возрастало на 13,2% по сравнению с контролем. При этом увеличение диастолического давления в желудочке сердца было максимальным: к 15-й минуте оно выросло в 3,39 раза относительно исходного уровня и на 14,9% и 17,9% превышало аналогичный показатель сердец IIp, III групп.
Таблица 1
Влияние панкреатогенных факторов и гипоксии на силовые показатели сократительной функции левого желудочка сердца (Me, LQ;HQ)
Показатель, группы животных Исходные величины Гипоксическая перфузия, мин Реоксигенация, 20 мин.
5 10 15
СД, мм рт.ст. f 94,2 (91,6; 97,3) 63,8 (60,1; 66,7) 50,0* (49,2; 56,1) 41,3 (40,0; 43,6) 81,2Л* (77,1; 83,6)
II p 93,8 (90,3; 95,9) 60,3 (58,1; 62,1) 44,1Л (40,2; 46,3) 39,2Л (37,1; 40,8) 72,6Л (69,1; 74,3)
III 96,2 (93,1; 98,2) 64,8 (61,2; 65,3) 51,2 (48,1; 53,0) 44,7 (41,3; 46,2) 92,1 (89,3; 94,5)
ДД, мм рт.ст. If 4,1 (3,3; 4,3) 4,1 (3,6; 4,5) 7,5 (7,1; 7,9) 13,9Л* (12,5; 14,8) 14,2Л* (13,1; 15,2)
II p 4,0 (3,2; 4,6) 4,2 (3,7; 4,3) 6,9 (6,6; 7,2) 12,1 (11,3; 12,8) 8,2 (7,6; 8,5)
III 3,8 (3,6; 3,9) 4,0 (3,7; 4,1) 6,7 (6,4; 6,9) 11,4 (10,5; 12,1) 7,7 (7,1; 8,0)
РД, мм рт.ст. If 90,1 (88,2; 95,6) 59,7 (57,2; 65,5) 42,5* (40,1; 49,2) 27,4Л (25,9; 29,1) 67,0Л (63,4; 69,2)
II p 89,8 (86,3; 94,7) 56,1Л (54,2; 57,3) 37,2Л (33,8; 38,1) 27,1Л (25,1; 28,3) 64,4Л (61,2; 66,8)
III 92,4 (89,5; 94,3) 60,8 (57,5; 61,2) 44,5 (41,7; 46,1) 33,3 (30,8; 34,1) 84,4 (82,2; 86,5)
Примечание: л - р<0,05 по отношению к группе III; * - р<0,05 по отношению к группе IIp.
Влияние панкреатогенных факторов плазмы крови на калликреин-кининовую систему вызывает, как известно, высвобождение тканевых и лейкоцитарных протеаз, эластазы и лактоферрина, увеличивает образование активных форм кислорода [15]. Эти опосредованные эффекты панкреатогенных факторов приводят к истощению компонентов антиоксидантной системы, делая клетки более уязвимыми к кислородным радикалам [17]. В эксперименте это проявилось более существенными изменениями показателей работы левого желудочка сердца именно во время реоксигенации, когда дисбаланс окислительно-восстановительных процессов особенно выражен и требует чрезмерного напряжения компенсаторных механизмов кар-диомиоцитов, что связано со значительной генерацией активных форм кислорода, обусловленной обратным переносом электронов с сукцината на НАДН в условиях реперфузионного синдрома [16]. На фоне дисфункции про- и анти-оксидантов, прежде всего, было выявлено увеличение диастолического давления, уровень которого превышал контрольные значения практически в 2 раза. Систолическое и развиваемое давление оказались на 11,8% и 20,6% меньше, чем в группе контроля.
Добавление «токсической» плазмы крови в перфу-зионный раствор приводило к существенному уменьшению, прежде всего, систолического давления в левом желудочке. Так через 5 минут гипоксической перфузии оно имело лишь тенденцию к снижению, но через 10 и 15 минут оказывалось статистически значимо ниже на 12,3-13,9% по сравнению с контролем. Во время реок-сигенации уровень систолического давления достигал абсолютного минимума в группе экспериментов по
оценке изолированного влияния панкреатогенных факторов на функции сердечной мышцы и был меньше чем в остальных группах опытов. При сравнении диастолического давления в сердцах животных 1г и II групп опытов нами выявлена статистически значимая разница лишь на 15-й минуте гипоксической перфузии и во время реоксигенации.
Существенное снижение систолического давления в желудочке изолированных сердцах животных группы 11р на фоне сохраненного диастолического давления предопределило значительное снижение и развиваемого давления. Так на протяжении всего эксперимента уровень развиваемого давления был статистически значимо ниже в среднем на 10-20%, чем в контроле. Статистически значимое отличие по уровню развиваемого давления между группами I и II достигалось только на 10-й минуте гипоксической пробы. Однако следует понимать, что, если в группе ^ развиваемое давление уменьшалось вследствие роста диастолического давления, то ведущим фактором снижения развиваемого давления в группе II служило снижение систо-лическогро давления.
Анализ изменения скоростных параметров работы сердца (табл. 2) четко показал, что добавление «токсической» сыворотки в перфу-зат, прежде всего, негативно сказывалось на скорости расслабления левого желудочка, как более энергоемкого процесса. Если статистически значимое снижение скорости сокращения наблюдалось только к 15-й минуте гипоксической пробы и не превышало 5% по отношению к контролю, то уменьшение скорости расслабления статистически значимо увеличивалась уже с первых минут и составляла в среднем 25%. Максимальное снижение скорости расслабления левого желудочка отмечалось в момент возобновления подачи кислорода и проявлялось практически двукратным
Влияние панкреатогенных субстратов и гипоксии на динамику dР/dt тах и ^Р/Л тах левого желудочка сердца (М±а)
Таблица 2
Показатель Группы животных Исходные величины Гипоксическая перфузия, мин. Реоксигенация, 20 мин.
5 10 15
dP/dt max, мм рт.ст./с If 1792±41,1 1133±52,1 * 602±33,2 * 448±25,4 Л* 890±22,3 Л
II p 1755±27,2 728±16,7 Л 483±10,1 Л 313±8,2 Л 963±35,6
III 1763±39,2 1115±41,2 613±13,5 502±12,3 1276±91,2
-dP/dt max, мм рт.ст./с If 1366±23,5 615±21,2 Л* 302±12,3 Л* 253±18,2 Л* 492±21,3 Л*
II 1322±18,3 782±15,6Л 418±16,5Л 372±9,7Л 655±31,2Л
IIp 1341±20,2 823±26,1 531±8,2 433±8,6 986±33,5
Примечание: л - р<0,05 по отношению к контролю; * - р<0,05 по отношению к группе Пр.
снижением скоростных показателей по отношению к группе контроля. Вероятно, это также связано с высокой протеазной активностью как самого добавляемого фермента, так и возрастающим образованием местных протеаз, которые усугубляют окислительный стресс, имеющий место при гипоксии и реоксигенации [5,6].
Полученные данные позволяют заключить следующее. С одной стороны, при остром деструктивном панкреатите на кардиомиоциты воздействуют неспецифические, в частности бактериальные (главным образом, липополисахарид) токсины [14], а также специфические, такие как фактор депрессии миокарда [8] и ферменты поджелудочной железы, вызывая их структурное повреждение и снижение их сократимости, что, в свою
очередь, отрицательно сказывается на работе неповрежденных клеток миокарда. С другой стороны, одновременно с кардиотропным действием панкреатоген-ных токсинов в условиях целостного организма из-за снижения общего периферического сопротивления сосудов возрастает общая потребность в адекватном кровоснабжении органов и тканей, что проявляется значительным увеличением ударного и сердечного индексов [5,6]. Таким образом, в раннем периоде острого деструктивного панкреатита имеет место наложение патогенетических факторов развития кар-диодепрессии в виде увеличения нагрузки на миокард и прямого кардиотропного эффекта специфических и неспецифических токсинов сыворотки крови.
Необходимо отметить, что степень восстановления скорости сокращения при перфузии оксигенированным раствором Кребса-Хензелайта после гипоксической пробы была различной: в контроле этот показатель повышался до 72,4% исходных значений, в группе II - до 54,9%, а в группе 1г - до 49,7%. В отличие от уровня восстановления скорости сокращения скорость расслабления миокарда левого желудочка возрастала до меньших значений: в группе 1Г она составляла всего 36,0% от исходных величин, в группе II - 49,6%. Вместе с тем, в контроле она достигала 73,5% исходного значения.
Столь выраженное негативное влияние добавления панкреатогенных метаболитов в перфузионный раствор на изменения силовых и скоростных параметров левого желудочка, по всей видимости, было обусловлено не только функционально-метаболическими изменениями кардиомиоцитов, но и структурными их повреждениями на уровне клетки и внутриклеточных органелл [3]. При этом более выраженное влияние трипсина на функции миокарда должны были бы сопровождаться и более существенными клеточными изменениями. Действительно, более выраженные структурные повреждения кардиомиоцитов при добавлении в раствор Кребса-Хензелайта трипсина были подтверждены биохимическим анализом перфузата, прошедшего через коронарное русло изолированных сердец. Так добавление трипсина приводило в группе ^ более чем к трехкратному росту выделения АсАТ кардиомиоцитами на фоне кислородной недостаточности, что однозначно свидетельствовало о существенной деструкции клеточных мембран кардиомиоцитов [3].
С целью более детального изучения механизмов кардиодепрессии при остром деструктивном панкреатите нами были проведены опыты, в которых оценивалось сочетанное действие панкреатогенных факторов и повышенного в 3 раза содержания кальция в растворе Кребса-Хензелайта, которым перфузировали изолированные сердца крыс. Полученные результаты представлены в таблице 3.
Как следует из таблицы, выявляемое не столь существенное на первых минутах перфузии увеличение систолического давления в группе I может иметь два механизма. Во-первых, ферменты поджелудочной железы имеют свойство связывать ионы кальция в инертные комплексы [9], что искусственно занижало концентрацию кальция. Во-вторых, вследствие активации процессов перекисного окисления липидов и белков клеточных структур, безусловно, страдали сарколемма и саркоплазматический ретикулум кардиомиоцитов, что негативно сказывалось на активности Са-АТФазы и возможности удаления и саркоплазмы избытка ионов кальция [13]. О значительных ультраструктурных повреждениях кардиомиоцитов при добавлении трипсина в перфузат можно косвенно судить по существенному снижению систолического давления к моменту окончания этой перфузии. В отличие от контроля, где уровень
систолического давления на протяжении эксперимента только повышался, в группе I наблюдалось снижение давления на 13,4% к моменту окончания пробы в сравнении с исходным уровнем.
В отличие от систолического, изменение диастоли-ческого давления при добавлении трипсина в перфузат исходно имело ту же динамику, что и в группе контроля. Однако, начиная с 10-й минуты, увеличение диастоли-ческого давления в группе ^ было статистически значимо выше, чем в контроле, превышая ее значения к 15-й минуте практически в 2 раза. Благодаря отсутствию с первых минут положительного инотропного ответа на увеличение концентрации кальция, а также росту диа-столического давления, в группе I существенно снижалось развиваемое давление - на 39,9% по отношению к контролю.
Добавление в перфузат «токсической» сыворотки на фоне повышенной концентрации ионов кальция, в отличие от группы ^ уже с первых минут вызывало отрицательный инотропный эффект. Статистически значимое снижение систолического давления по отношению к контролю на 5-й, 10-й и 15-й минуте составляло соответственно 11,3%, 25,9% и 36,5%. Более того, снижение систолического давления происходило и по отношению к группе I и составляло в среднем 10-15%. Однако наличие в перфузате «токсичной» сыворотки практически никак не отражалось на динамике изменения диастоли-ческого давления при сравнении с контролем. Это позволяет утверждать о более выраженном воздействии панкреатогенных токсинов, прежде всего, на сократимость миокарда, нежели на способность сердца к расслаблению.
Результаты, полученные в процессе реперфузии оксигенированным раствором (табл. 4), также подтверждают выдвинутый постулат о существенном структурном повреждении ионных каналов и механизмов инактивации цитоплазматического кальция, т.к. даже после восстановления нормального уровня ионов кальция в перфузате систолическое давление в группе К составляло всего лишь 85,7% от исходного уровня, в то время как в группе контроля этот показатель был равен 101,9%.
Нормализация концентрации кальция в перфузате обусловливала практически идентичное с контрольной группой восстановление систолического давления в группе II, что свидетельствовало об обратимом угнетении сократительной функции кардиомиоцитов. В группе ^ напротив, при реперфузии не наблюдалось восстановления систолической функции миокарда левого желудочка, что свидетельствовало о повреждении
Таблица 3
Влияние панкреатогенных метаболитов и увеличения концентрации кальция в перфузате на силовые показатели сократительной функции левого желудочка сердец (Ме, LQ;HQ)
Показатель, группы животных Исходные величины Гиперкальциевая перфузия, мин
5 10 15
СД, мм рт.ст. 'г 94,2 (91,6; 97,3) 98,2* (94,8; 101,3) 97,3Л* (94,1; 99,2) 81,6Л* (77,2; 83,5)
II р 93,8 (90,3; 95,9) 90,1Л (87,3; 92,1) 83,2Л (80,2; 86,4) 72,6Л (69,1; 74,6)
III 96,2 (93,1; 98,2) 101,6 (94,2; 112,1) 112,3 (105,6; 122,3) 114,4 (107,2; 121,4)
ДД, мм рт.ст. I, 4,1 (3,3; 4,3) 4,3 (3,8; 4,5) 6,5Л* (6,1; 7,2) 13,4Л* (12,5; 13,9)
II р 4,0 (3,2; 4,6) 3,7 (3,6; 4,0) 4,3 (4,1; 4,5) 6,0 (5,5; 6,3)
III 3,8 (3,6; 3,9) 3,7 (3,3; 3,9) 4,2 (3,9; 4,8) 6,3 (5,6; 6,8)
РД, мм рт.ст. I, 90,1 (88,2; 95,6) 93,9* (90,0; 96,8) 90,8Л* (88,0; 92,0) 68,2Л (64,7; 69,6)
II р 89,8 (86,3; 94,7) 86,4Л (84,7; 88,1) 79,9Л (75,9; 81,9) 66,6Л (63,6; 68,3)
III 92,4 (89,5; 94,3) 97,9 (92,9; 108,2) 108,1 (101,7; 117,5) 108,1 (101,6; 114,6)
Примечания: л - р<0,05 по отношению к контролю; * - р<0,05 по отношению к группе Ир.
Влияние панкреатогенных субстратов и увеличения концентрации кальция в перфузионном растворе на dР/dt тах и ^РШ тах в левом желудочке (М±а)
Таблица 4 тительной функции миокарда. В
Показатель Группы животных Исходные величины Гиперкальцевая перфузия, мин Реперфузия, 20 мин
5 10 15
dP/dt max, мм рт.ст./с 1, 1792±41,1 1115±47,0 л 705,4±27,5л 200±12,4 905±33,8 л*
II 1755±27,2 1002±55,0л 621±34,0л 225±13,6 1128±36,4л
Iii 1763±39,2 1633±57,1 872±20,1 210±14,2 1512±26,1
-dP/dt max, мм рт.ст./с If 1366±23,5 533±24,6 л* 288±11,2 л* 164±13,5 * 168,2±14,2 л*
II 1322±18,3 1065±31,5 417±18,8л 231±16,0л 1002±33,6
II1 1341±20,2 1231±20,2 663±17,1 162±8,3 1115±35,5
Примечания: л - р<0,05 по отношению к группе IV; * - р<0,05 по отношению к группе 11р.
ионных механизмов, ответственных за трансмембранный транспорт кальция.
Подобно систолическому давлению через 20 минут реперфузии не отмечалось и нормализации диастоли-ческого давления. Наиболее выраженная разница была в группе 1р где диастолическое давление по окончании эксперимента превышало более чем в 2 раза исходные значения. В группе II диастолическое давление в желудочке возросло на 32,5%, а в контроле - только 10,5%.
При анализе изменений скоростных показателей функционирования миокарда левого желудочка в условиях повышенного содержания кальция (табл. 4) было выявлено превалирующее влияние панкреатогенных токсинов на скорость сокращения, которая на протяжении всей серии экспериментов была на 10-20% ниже чем в контроле и на 10-15% ниже, чем в группе 1г Аналогично серии экспериментов с гипоксической пробой, более существенное влияние добавление трипсина в перфузат оказало на уменьшение скорости расслабления миокарда.
Гиперкальциевая перфузия оказывала выраженное влияние также на скоростные параметры сократимости миокарда. Так в группе ^ к 15-й минуте гиперкальциевой перфузии скорость сокращения уменьшилась на 88,8%, а скорости расслабления на 87,9% по отношению к исходным величинам. При этом в отличие от группы II через 20 минут после нормализации концентрации кальр ция в перфузате, в группе I не наблюдалось восстановления скорости расслабления, что свидетельствовало о развитии некупируемых контрактур миокарда [13].
В группе Пр статистически значимые отличия по скоростным показателям регистрировались только на 5-й и 10-й минутах гипоксической пробы, а также после реоксигенации и касались скорости увеличения давления. Скорость расслабления миокарда левого желудочка в данных группах принципиально от группы сравнения не отличалась. Снижение скорости сокращения желудочка сердца в группе II на 5-й и 10-й минутах составила 38,6% и 28,8% по отношению к контролю. К окончанию гипоксической перфузии скоростные показатели систолы во всех группах не имели статистически значимых отличий. После реоксигенации скорость сокращения в группе II была на 24,6% выше, чем в группе I и на 25,4% ниже, чем в контроле.
Также, как и при гипоксической перфузии, максимальной утечке АсАТ из кардиомиоци-тов в коронарный проток способствовало добавление в перфузат трипсина при проведении гиперкальциевой перфузии (табл. 5). При этом потеря АсАТ увеличилась в 3 раза по отношению к исходному уровню. Меньшими потерями ферментов из кардиомиоцитов оказались и при добавлении в перфузионный раствор панкреатогенных токсинов - в группе II выделение АсАТ увеличилось в 2,27 раза по отрноше-нию к исходным показателям.
Кардиодепрессивный эффект панкреато-генных токсинов в полной мере реализовался также в нарушении энергообеспечения сокра-
результате добавления токсинов в перфузат на фоне высокой концентрации кальция необходимое для развития 1 мм рт.ст. развиваемого давления потребление глюкозы увеличилось более чем в 6 раз. Введение трипсина в перфузат также приводило к резкому увеличению поглощения глюкозы. Введение панкреато-генных субстратов, влияющих на функционирование мембранных ионных насосов, концентрацию внутриклеточного кальция, вызывало накопление молочной кислоты, что нашло отражение в увеличении выделения лактата в перфузат,
Таблица 5
Влияние панкреатогенных факторов и увеличения кальция в перфузионном растворе на потребление глюкозы и выделение АсАТ изолированными сердцами крыс (М±а)
Изучаемые показатели Группы животных Этапы эксперимента
Стабилизация Гиперкальцевая перфузия
АсАТ, МЕ/мин-г 215±10,4 642±33,1л*
II 219±12,3 497±23,6л
1||| 216±10,1 392±20,1
Глюкоза, нмоль/мин-г I, 104±6,2 430±30,5л*
II 114±6,5 633±35,2л
III 109±5,8 320±27,1
Лактат, ммоль/л I, 6,2±1,0л 10,3±1,2л*
II 7,1±1,1л 7,1±1,0л
II1 4,8±0,3 5,3±0,3
Примечания: л - р<0,05 по отношению к контролю; * - р<0,05 по отношению к группе Ир.
прошедший через коронарное русло, уровень которого на 40-45% превышал аналогичный показатель группы контроля. Более существенные изменения были отмечены после проведения гиперкальциевой перфузии. В данной модификации пробы при сочетании действия трипсина и повышенной концентрации ионов кальция наблюдалось существенное выделение из кардиомио-цитов молочной кислоты - практически в 2 раза больше, чем в контроле и на 45,1% больше, чем в группе II. Наименьшее выделение лактата в коронарный проторк из кардиомиоцитов изолированных сердец выявлялось в серии опытов, где в перфузат добавляли «токсичную» сыворотку. Содержание молочной кислоты в этой группе превышало на 33,9% контроль, в то время как в группах Ь - на 94,3% выше контрольных значений.
Диастолическую дисфункцию сердца при воздействии на него панкреатогенных субстратов наглядно продемонстрировали результаты, полученные в ходе
Таблица 6
Влияние панкреатогенных субстратов и увеличения концентрации натрия в перфузате на СД и ДД левого желудочка сердец экспериментальных животных (Ме, LQ;HQ)
Показатель, группы животных Исходные величины Частота сердечных сокращений, мин-1
300 400 500
СД, мм рт.ст. If 94,2 (91,6; 97,3) 57,5л* (55,1; 59,2) 43,1л* (41,2; 45,6) -
II p 93,8 (90,3; 95,9) 44,6л (41,3; 45,6) 22,5л (20,1; 23,9) -
III 96,2 (93,1; 98,2) 98,1 (95,6; 102,6) 111,6 (107,4; 113,9) 112,5 (107,4; 119,2)
ДД, мм рт.ст. If 4,1 (3,3; 4,3) 18,8л* (17,4; 20,3) 36,2л* (34,1; 38,6) -
II p 4,0 (3,2; 4,6) 15,2л (13,6; 16,5) 22,6л (20,1; 24,8) -
III 3,8 (3,6; 3,9) 5,0 (3,9; 5,2) 7,1 (7,0; 7,7) 12,8 (11,6; 13,5)
Примечания: л - р<0,05 по отношению к группе III; ' к группе IIp.
- р<0,05 по отношению
проведения нагрузки повышенной частотой сокращения (табл. 6). Необходимо отметить, что во всех сериях экспериментов с добавлением панкреатогенных субстратов в перфузат не наблюдалось положительного инотропного эффекта, свойственного интактным сердцам при навязывании высокого ритма сокращений [11]. Более того, аналогично сердцам животных с острым деструктивным панкреатитом, в группах ^ и II при частоте сердечных сокращений близких к 500 мин-Р развивалась стойкая контрактура.
В сравнительном аспекте, помимо общего отрицательного инотропного эффекта, панкреатогенные субстраты по разному воздействовали на функции миокарда. Так, если у трипсина была выражена в большей степени способность вызывать диастолическую дисфункцию, проявлявшуюся значительным ростом диастолического давления с первых же секунд увеличения частоты сердечных сокращений, то панкреатогенные токсины, прежде всего, в условиях тахикардии негативно воздействовали на систолическое давление, снижая его более чем в 4 раза по отношению к исходному уровню.
Максимальная степень выраженности диастоличе-ской дисфункции миокарда на фоне тахикардии наблюдалась при добавлении в перфузат трипсина и реализо-вывалась в наибольшем увеличении диастолического давления на протяжении всего теста по отношению к остальным группам. Так при частоте 300 мин-1 диасто-лическое давление в группе ^ было выше на 23,7%, чем в группе Пр, при частоте 40(0 в мин-1 эта разница увеличивалась и составляла уже 60,2%. При сравнении с контрольной группой рост диастолического давления в группе ^ был более чем в 3-4 раза.
Систолическая дисфункция миокарда была, напротив, более выражена при добавлении в перфузат пан-креатогенных токсинов. На частоте 300 мин-1 токсины вызывали снижение систолического давления в среднем на 50-55% по отношению к контролю. При частоте сокращения 400 мин-1 снижение систолического давления по отношению к контролю составило в группе
II - 79,8%. При этом добавление трипсина в перфузат выр зывало снижение систолического давления при этих же частотах навязываемого ритма на 41,4% и 61,4% соответственно по отношению к контрольной группе.
Таким образом, проведенные экспериментальные исследования позволили разграничить механизмы изолированного воздействия панкреатогенных факторов на функции кардиомиоцитов при остром деструктивном панкреатите. Установлено, что ключевым эффектом воздействия панкреатических протеаз является выраженный дисбаланс в окислительно-восстановительных процессах, следствием чего является развитие вторичной альтерации кардиомиоцитов активными формами кислорода, с одной стороны, и прогрессирование ишемических процессов, с другой. Более того, действие протеаз сопровождалось структурными изменениями и функциональной неполноценностью ионных каналов, приводящих к энергетическому дисбалансу и лизису клеточных органелл, вызывая, тем самым диастоличе-скую дисфункцию миокарда. Патогенное же воздействие панкреатогенных токсинов реализуется за счет прямого депрессивного воздействия на сократительный аппарат сердечной мышцы, с одной стороны, непосредственно снижая силу и скорость сокращения, с другой стороны, существенно увеличивая энергопотребление на 1 мм рт.ст. развиваемого желудочком давления.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Прозрачность исследования. Исследование не имело спонсорской поддержки. Исследователи несут полную ответственность за предоставление окончательной версии рукописи в печать.
Декларацияо финансовых и иных взаимодействиях. Все авторы принимали участие в разработке концепции и дизайна исследования и в написании рукописи. Окончательная версия рукописи была одобрена всеми авторами. Авторы не получали гонорар за исследование.
Работа поступила в редакцию: 16.05.2015 г.
литература
1. Алиев С.В., Алиев Э.С. Нерешенные вопросы хирургической тактики при инфицированном панкреонекрозе // Хирургия. - 2015. - №8. - С.64-69.
2. Винник Ю.С., Миллер С.В., Теплякова О.В. Совершенствование дифференциальной диагностики и прогнозирования течения деструктивных форм острого панкреатита // Вестник хирургии. - 2009. - Т. 168. №6. - С.16-20.
3. Долгих В.Т. Повреждение и защита сердца при острой смертельной кровопотере. - Омск, 2002. - 203 с.
4. Долгих В.Т., Морозов С.В., Иванов К.А. и др. Способ моделирования панкреонекроза в эксперименте. - Патент № 2290702 Российской Федерации, МПК G09B23/28.
5. Ершов А.В. Влияние панкреатогенных токсинов на функционально-метаболическое состояние миокарда в эксперименте // Медицинский академический журнал. - 2012. - Прил. - С.36-38.
6. Ершов А.В. Роль гипоксических повреждений миокарда в развитии сердечной недостаточности при панкреонекрозе // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2009. - №4. - С.17-20.
7. Кижаева Е.С. Системные шкалы в оценке полиорганной недостаточности при остром панкреатите // Российский медицинский журнал. - 2006. - №4. - С.49-52.
8. Костюченко А.Л., Филин В.И. Неотложная панкреато-логия. - СПб.: Деан, 2000. - 480 с.
9. Кригер А.Г., Владимиров В.Г., Андрейцев И.Л. др. Лечение панкреонекроза с поражением забрюшинной клетчатки // Хирургия. - 2004. - №2. - С.18-22.
10. Литвин А.А. Инфицированный панкреонекроз. - М.: Интеграция, 2011. - 240 с.
11. Меерсон Ф.З., Долгих В.Т. Предупреждение повреждений сердца оксибутиратом натрия при терминальных состояниях, вызванных острой кровопотерей // Кардиология.
- 1982. - №10. - С.38-33.
12. Порядин Г.В., Власов А.П., Анаскин С.Г. и др. Системные факторы прогрессирования острого панкреатита // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2015. - №2. - С.46-50.
13. Русаков В.В., Долгих В.Т. Нарушение механизмов, ответственных за транспорт Са2+ в кардиомиоцитах крыс, перенесших тяжелую черепно-мозговую травму // Политравма.
- 2006. - №1. - С.75-78.
14. Титов В.Н.,ДугинС.Ф.,КоткинК.Л. Липополисахариды грамотрицательных бактерий как экзогенные патогенны. Транслокация бактерий in vivo, воспаление и патология сердечно-сосудистой системы // Клиническая лабораторная диагностика. - 2005. - №8. - С.23-38.
15. Яровая Г.А., Нешкова А.Е. Калликреин-кининовая система. Прошлое и настоящее. (К 90-летию открытия системы) // Биоорганическая химия. - 2015. - Т. 41. №3. - С.275-291.
16. Chouchani E.T. Ischaemic accumulation of succinate controls reperfusion injury through mitochondrial ROS // Nature.
- 2014. - Vol. 515. - Р.431-435.
17. Lalmanach G., Naudin C., Lecaille F., Fritz H. Kininogens: more than cysteine protease inhibitors and kinin precursors // Biochimie. - 2010. - Vol. 92. - P.1568-1579.
18. Werner J., Buchler M.W. Infections complications in necrotizing pancreatitis // Zentrabl Chir. - 2007. - Vol. 132. №5.
- Р.433-437.
REFERENCES
1. Aliev S.V., Aliev Je.S. Unresolved issues in the surgical treatment of infected pancreatic necrosis // Khirurgija. - 2015. -
№8. - P.64-69. (in Russian)
2. Vinnik Ju.S., Miller S.V., Tepljakova O.V. Improving the differential diagnosis and prognosis of the destructive forms of acute pancreatitis // Vestnik khirurgii. - 2009. - Vol. 168. №6. -P.16-20. (in Russian)
3. Dolgikh V.T. Damage and protect the heat during acute fatal blood loss. - Omsk, 2002. - 203 p. (in Russian)
4. Dolgikh V.T., Morozov S.V., Ivanov K.A., et al. Patent 2290702 Rossijskaja Federacija, MPK G09V23/28. The method of modeling of pancreatic necrosis in the experiment. - Patent № 2290702 Rossijskaja Federacija, MPK G09V23/28. (in Russian)
5. Ershov A.V. The impact of toxins on pancreatogenic functional and metabolic state of the myocardium in the experiment // Medicinskij akademicheskij zhurnal. - 2012. -Suppl. - P.36-38. (in Russian)
6. Ershov A.V. The role of the hypoxic myocardial damage in heart failure in pancreonecrosis // Patologicheskaja fiziologija i jeksperimental'naja terapija. - 2009. - №4. - P. 17-20. (in Russian)
7. Kizhaeva E.S. System scales in the assessment of multiple organ failure in acute pancreatitis // Rossijskij Medicinskij Zhurnal. - 2006. - №4. - P.49-52. (in Russian)
8. Kostjuchenko A.L., Filin V.I. Emergency pancreatology. - St. Petersburg: Dean, 2000. - 480 p. (in Russian)
9. Kriger A.G., Vladimirov V.G., Andrejcev I.L., et al. Treatment of pancreatic necrosis with the defeat of the retroperitoneal fat // Khirurgija. - 2004. - №2. - P.18-22. (in Russian)
10. Litvin A.A. Infected pancreatic necrosis. - Moscow: Integracija, 2011. - 240 p. (in Russian)
11. Meyerson F.Z., Dolgikh V.T. Preventing damage to the heart sodium hydroxybutirate at terminal states caused by acute blood loss // Kardiologya. - 1982. - №10. - P.38-43. (in Russian)
12. Poryadin G.V., Vlasov A.P., Anikin S.G., et al. Systemic factors of progression of acute pancreatitis // Patologicheskaja fiziologija i jeksperimental'naja terapija. - 2015. - №2. - P.46-50. (in Russian)
13. Rusakov V.V., Dolgikh V.T. Violation of the mechanisms responsible for the transport of Ca2+ in cardiomyocytes of rats with severe head injury / V.V. Rusakov, V.T. Dolgih // Politravma.
- 2006. - №1. - P.75-78. (in Russian)
14. Titov V.N., Dugin S.F., Kotkin K.L. Lipopolysaccharide of gram negative bacteria as exogenous pathogens. Translocation of bacteria in vivo, inflammation and pathology of the cardiovascular system // Klinicheskaja laboratornaja diagnostika. - 2005. - №8.
- P.23-38. (in Russian)
15. Jarovaja G.A., Neshkova A.E. Kallikrein-kinin system. Past and present. (On the 90th anniversary of the opening of the system) // Bioorganicheskaja himija. - 2015. - Vol. 41. №3.
- P.275-291.
16. Chouchani E.T. Ischaemic accumulation of succinate controls reperfusion injury through mitochondrial ROS // Nature.
- 2014. - Vol. 515. - P.431-435.
17. Lalmanach G., Naudin C., Lecaille F., Fritz H. Kininogens: more than cysteine protease inhibitors and kinin precursors // Biochimie. - 2010. - Vol. 92. - P.1568-1579.
18. Werner J., Buchler M.W. Infections complications in necrotizing pancreatitis // Zentrabl Chir. - 2007. - Vol. 132. №5.
- P.433-437.
Информация об авторах:
Ершов Антон Валерьевич - к.м.н., ассистент кафедры патофизиологии с курсом клинической патофизиологии Омского государственного медицинского университета, e-mail: salavatprof@mail.ru; Долгих Владимир Терентьевич - д.м.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедрой патофизиологии с курсом клинической патофизиологии Омской государственного медицинского университета, тел. 8(3812) 23-03-78, e-mail: prof_dolgih@mail.ru.
Information About of the Authors:
Erschov Anton Valerievich - MD, PhD, assistant of the Department of the Pathophysiology with a Course of Clinical Pathophysiology, Omsk State Medical University, e-mail: salavatprof@mail.ru; Dolgikh Vladimir Ternt'evich - MD, PhD, DSc, Professor, Honouerd Scientist in Russia, Head of the Department of the Pathophysiology with a Course of Clinical Pathophysiology, Omsk State Medical
University. 8 (3812) 23-03-78, e-mail: prof_dolgih@mail.ru.
© ЩЕРБАТЫХ А.В., БАХТАИРОВА В.И., ЕГОРОВА И.Э., ШМАКОВ Д.А. - 2015 УДК 616.366-002-06-089.81
изменение активности щелочной фосфатазы и гаммаглутамилтрансферазы в сыворотке крови пациентов с острым и хроническим калькулезном холециститом
Андрей Викторович Щербатых, Вера Ильинична Бахтаирова, Ирина Эдуардовна Егорова, Михаил Владимирович Ясько, Дмитрий Андреевич Шмаков (Иркутский государственный медицинский университет, ректор - д.м.н., проф. И.В. Малов, кафедра факультетской хирургии, зав. - д.м.н., проф. А.В. Щербатых, кафедра химии и биохимии,
зав. - к.м.н., доц. В.И. Бахтаирова)
Резюме. Была изучена активность ферментов щелочная фосфатаза и гаммаглатамилтрансфераза в сыворотке крови 60 пациентов, распределенных по 3 группам: ОГ-1 - пациенты с острым калькулезным холециститом, ОГ-2 -пациенты с хроническим калькулезным холециститом, ГКС - пациенты без патологии гепатопанкреатобилиарной зоны. Отмечается положительная корреляционная связь между изменениями показателей активности этих двух ферментов в зависимости от степени выраженности воспалительных явлений в стенке желчного пузыря, особенно при остром воспалении желчного пузыря.
Ключевые слова: желчный пузырь, холецистэктомия, холецистит, щелочная фосфатаза, гаммаглутамилтранс-фераза
THE ALKALINE PHOSPHATASE AND GAMMA-GLuTAMYLTRANSFERASE ACTIVITY CHANGES
in serum of patients with acute and chronic calculous cholecystitis
A.V. Sherbatykh, V.I. Bachtairova, I.E. Egorova, M.V. Yasko, D.A. Shmakov (Irkutsk State Medical University, Russia)
Summary. We studied the Alkaline Phosphatase and Gamma-Glatamiltransferase activity in serum of 60 patients assigned to 3 groups: Main group-1 - patients with acute calculous cholecystitis, Main group-2 - patients with chronic calculous cholecystitis, Clinical comparison group - patients without pathology of hepatopancreatobiliary region. It is noted the positive correlative relationship between changes in the activity of these two enzymes, depending on the severity of inflammation in the gall bladder wall, especially in acute cholecystitis.
