CC BY
227
СИБИРСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ЖУРНАЛ № 42009 (выпуск 1)
ЛАБОРАТОРНЫЕ И
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 616.15+616.61]-073.755.4:546.15:546.662
Ж.В. Веснина, Н.В. Литовченко, А.М. Гуляев, М.В. Фадеев, Ю.Б. Лишманов
E-mail: nuclear@cardio.tsu.ru
ВЛИЯНИЕ РЕНТГЕНОКОНТРАСТНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ОСНОВЕ ЙОДА И ГАДОЛИНИЯ НА КЛЕТОЧНЫЙ СОСТАВ КРОВИ И МОРФОЛОГИЮ ПОЧЕК
ГУ НИИ Кардиологии СО РАМН
ВВЕДЕНИЕ
Рентгеноконтрастные вещества (РКВ) на основе гадолиния были разработаны в качестве альтернативы йодсодержащим контрастным агентам с целью снижения побочных реакций, возникающих под их воздействием в организме пациентов, в том числе контраст-индуцированной нефропатии [1, 2]. Однако вопрос о нефротоксичности рентгеноконтрастов на основе гадолиния до сих пор остается открытым, поскольку имеющиеся литературные данные являются противоречивыми [3-7]. Кроме того, имеются лишь единичные сведения о влиянии хелатов гадолиния на показатели периферической крови и морфологию почек [3, 4, 8-10]. В частности, Goldstein с соавт. [3] не обнаружили клинически значимых изменений уровня гемоглобина, гематокрита и количества красных кровяных клеток после введения гадопентетата димеглумина в дозе 0,1 ммоль/кг. Более того, «Маг-невист» оказывал защитное действие, предохраняя эритроциты, помещенные в изотонический раствор, от гемолиза, вызванного действием электромагнитного поля [8]. В то же время в другом исследовании введение того же контрастного агента вызывало транзиторное увеличение уровней сыворточного железа и билирубина, которое имело дозозависимый характер [10]. Reinhart с соавт. обнаружили увеличение вязкости крови, уменьшение среднего объема эритроцитов и агрегации тромбоцитов под действием как гадолиниевых, так и йодсодержащих контрастов [9]. При этом последние оказывали сравнительно бо-
лее выраженное негативное воздействие на реологию крови. О морфологических изменениях в почках, обусловленных введением «Магневиста» в дозе 0,1 ммоль/кг, имеется лишь единичное сообщение [4]. Следует отметить, что во всех указанных сообщениях была использована минимальная доза контраста, используемая для магнитно-резонансной томографии, в то время как для рентгеноконтрастной ангиографии рекомендуются более высокие дозировки гадолиниевых контрастов [11].
С учетом вышеизложенного целью настоящей работы явилось изучение влияния различных типов рентгеноконтрастных агентов на морфо-функцио-нальное состояние периферической крови, а также на морфологическую структуру почек в эксперименте.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В эксперимент было включено 30 белых крыс-самцов линии Вистар, массой 220±25 г, содержащихся в стандартных условиях вивария с естественной сменой светового дня, со свободным доступом к сбалансированному по всем показателям корму и воде. Все исследуемые животные были распределены на 3 группы:
I - контрольная группа (введение вместо РКВ
0,9% раствора NaCl), (n=10);
II - группа «Омнипак» (введение РКВ «Омни-пак-350», фирмы Nycomed (Норвегия) в диагностической дозе (1,5 мл/кг [12]), (n=10);
III - группа «Магневист» (введение РКВ «Магне-вист», фирмы Nihon Schering KK (Япония) в диагностической дозе (0,8 мл/кг [2]), (n=10).
Растворы вводили внутривенно под эфирным наркозом. Характеристики используемых РКВ представлены в таблице 1.
Для определения показателей периферической крови, а также анализа морфологии эритроцитов
Таблица 1
Характеристики контрастных веществ
Характеристики Йогексол Г адопентеновая кислота
Торговое название Omnipaque® 350 Magnevist® 0.5
Производитель Nycomed (Норвегия) Nihon Schering KK (Япония)
Непатентованное название Iohexol Gadopentetic acid
Концентрация 755 mg/mL 0,92 mmol/mL I 350 mg/ml 469 mg/mL 0,5 mmol/ml Gd 78,63 mg/ml
Осмолярность (37°С) 820 mosm/kg H2O 1960 mosm/kg H2O
Вязкость (37°С) 10,5 mPa^s 2,9 mPa^s
Выведение из организма Через почки Через почки
осуществляли прижизненное взятие крови из хвостовой вены.
На последнем этапе эксперимента для гистологического исследования брали почки крыс.
Экспериментальные исследования проводились с соблюдением всех требований Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным.
Определение количественного и качественного состава периферической крови экспериментальных животных осуществляли с помощью автоматизированного гематологического анализатора ABX MICROS 60 - СТ/ОТ - 18.
Изучение морфологии эритроцитов периферической крови крыс проводили путем микроскопического исследования сухих фиксированных мазков крови, окрашенных по Нохту, на световом микроскопе «Микмед-5». Оценивались такие качественные показатели, как анизоцитоз (различие эритроцитов по размеру), пойкилоцитоз (различие по форме), анизохромия (различие по степени окраски), с помощью окуляр-микрометра определяли средний диаметр эритроцитов.
Изучение морфологической структуры почек проводили на гистологических срезах с помощью светового микроскопа Axiostan plus (ZEISS).
Статистическую обработку данных проводили при помощи пакета программ STATISTICA 6,0 с использованием описательной статистики (Descriptive statistics) и непараметрического критерия Mann-Whitney.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Изменение морфо-функционального состояния периферической крови крыс при внутривенном введении рентгеноконтрастных веществ «Магневист» и «Омнипак»
Анализ влияния сравниваемых РКВ на параметры периферической крови крыс указывает на неоднозначную динамику изменения данных показателей (табл. 2 и 3).
Проведенный нами анализ влияния РКВ «Маг-невист» и «Омнипак» на количество лейкоцитов периферической крови крыс показал, что в ответ на введение в кровеносное русло «Омнипака» наблюдалась активация лейкоцитов периферической крови, а именно: повышалось общее содержание грану-лоцитов и уменьшалось общее количество лимфоцитов (табл. 2). При этом происходило статистически значимое снижение общего числа лимфоцитов на 32%, а также повышение общего числа гранулоци-тов в 2 раза по сравнению с контрольной группой (табл. 2). Вероятно, данный факт можно объяснить тем, что «Омнипак» является йодсодержащим контрастным веществом, в связи с чем может вызывать развитие аллергической реакции, активируя систему комплемента, стимулируя как неспецифическую, так и специфическую защиту организма [13]. Снижение количества лимфоцитов, вероятно, связано со спо-
собностью «Омнипака» ингибировать пролиферацию лимфоцитов периферической крови [14].
При использовании в качестве контрастного агента «Магневиста» статистически значимого изменения количества лейкоцитов, а также отдельных их субпопуляций не наблюдалось (табл. 2). В данном аспекте «Магневист» является более безопасным РКВ, так как не оказывает влияния на лейкоцитарное звено периферической крови крыс (табл. 2).
Результаты влияния сравниваемых РКВ на состояние тромбоцитов представлены в таблице 2, из которой следует, что под влиянием РКВ «Омнипак» имело место значительное повышение числа тромбоцитов и тромбокрита (на 52% и 51%, соответственно), что, несомненно, способствует усилению тромбогенного потенциала крови. Имеются данные, согласно которым использование неионного РКВ «Ом-нипак» при проведении коронарной ангиопластики приводило к увеличению дегрануляции тромбоцитов с высвобождением в просвет сосуда прокоагу-лянтных молекул и тромбоцит-продуцируемых фак-
Таблица 2
Влияние рентгеноконтрастных веществ «Омнипак» и «Магневист» на лейкоцитарное звено и тромбоциты периферической крови крыс, М±8Е
Показатели Контроль Омнипак Магневист
WBC, 109/л 14,3±0,9 17,4±0,5 p<0,05 14,9±0,3
LYM, 109/л 14,3±6,1 2 g S. 4?v< 9pp 13,2±0,4
MON, 109/л 1,85±0,6 2,2±0,24 1,75±0,1
GRA, 109/л 2,65±0,8 5,85±0,1 p<0,05; Pj<0,05 2,8±0,1
PLT, 109/л 567,2±58,9 861±15,5 p<0,05 322±6,0 p<0,05; pj<0,05
MPV, фл 8,03±0,2 8,1±1,0 6,9±0,1
PCT, % 0,5±0,04 0,8±0,2 p<0,05 3 g 8 0pp
PDW, % 3,3±0,7 6,6±0,4 4,2±0,3
Примечание: WBC - общее количество лейкоцитов; LYM -общее число лимфоцитов; MON - общее число моноцитов; GRA - общее число гранулоцитов; PLT - количество тромбоцитов; MPV - средний объем тромбоцитов; PCT - тром-бокрит периферической крови; PDW - ширина распределения тромбоцитов; р - достигнутый уровень значимости критерия различия показателей по сравнению с аналогичными показателями контрольной группы; р1 - достигнутый уровень значимости критерия различия показателей по сравнению с аналогичными показателями между группами «Омнипак» и «Магневист».
торов роста [15]. Авторы отмечают, что выраженная дегрануляция тромбоцитов обусловлена именно не-ионностью структуры данного РКВ.
При этом РКВ «Магневист» также оказывал влияние на аналогичные показатели тромбоцитов периферической крови, приводя, однако, к статистически значимому снижению количества тромбоцитов на 43% и уменьшению тромбокрита на 60% по сравнению с группой контроля (табл. 2). По-видимому, воздействие гадолиниевого контраста сходно с влиянием ионных низкоосмолярных йодсодержащих агентов, которые не влияют на дегрануляцию тромбоцитов [15], но, как показано Reinhart WH с соавт. в исследованиях ex vivo, вызывают повышение вязкости крови и плазмы [9], что, в свою очередь, приводит к снижению агрегации тромбоцитов и снижению их числа в периферической крови за счет депонирования в селезенке.
Важным аспектом данной работы стало изучение воздействия «Омнипака» и «Магневиста» на показатели эритроцитов периферической крови, так как
Таблица 3
Влияние рентгеноконтрастных веществ «Омнипак» и «Магневист» на эритроцитарное звено периферической крови крыс, М±8Е
Показатели Контроль (n=1G) Омнипак Магневист
RBC, Ш12/л 8,2±G,2 8,82±1,6 9,1±G,G2 p<G,G5; pj<G,G5
HGB, г/дл 14,8±G,3 14,8±1,3 16,8±G p<G,G5; pj<G,G5
HCT,% 43,3±1,G 45,5±1,3 51,5±1,1 p<G,G5; pj<G,G5
MCV, фл 53±G,3 49,1±2,1 54±G,1
MCH, пг 18,1±G,2 17,9±G,5 19,3±G,1
MCHC, г/дл 34,3±G,1 32,5±1,5 33,6±G,2
RDW, % 13,5±G,G3 15,4±G,4 13,5±G
ЦП G,8±G,G2 G,78±G,G5 G,81±G,2
СДЭ 6,21±G,14 6,G±G,19 6,27±G,3
Примечание: ЯВС - общее количество эритроцитов; НОВ - концентрация гемоглобина; НСТ - гематокрит; MCV -средний объем эритроцитов; МСН - среднее содержание гемоглобина в эритроците; МСНС - средняя концентрация гемоглобина в эритроците; RDW - ширина распределения эритроцитов; ЦП - цветовой показатель; СДЭ - средний диаметр эритроцита; р - достигнутый уровень значимости критерия различия показателей по сравнению с аналогичными показателями контрольной группы; р1 - достигнутый уровень значимости критерия различия показателей по сравнению с аналогичными показателями между группами «Омнипак» и «Магневист».
усиление нефротоксического действия РКВ некоторые авторы связывают с потерей эритроцитами их способности к деформации [9, 16].
Результаты проведенного нами исследования представлены в таблице 3, из которой следует, что контрастное вещество «Магневист» при внутривенном введении влияло на такие показатели, как количество эритроцитов, содержание гемоглобина в крови и гематокрит, приводя к их статистически значимому повышению по сравнению с группой контроля и группой «Омнипак». Так, количество эритроцитов увеличивалось на 11%, концентрация гемоглобина в крови - на 14%, а гематокрит - на 19%. Механизм развития эритроцитоза может быть следующим. Многие исследователи полагают, что основу патогенеза контраст-индуцированной нефропатии составляют такие факторы, как прямое токсическое действие РКВ на клетки эпителия почечных канальцев [17] и нарушение почечной гемодинамики [5, 18, 19]. Прямое действие контрастного агента на почки, в свою очередь, приводит к синтезу и высвобождению вазоактивных медиаторов, играющих важную роль в нарушении перфузии и оксигенации органов и тканей [18]. Кроме того, РКВ вызывают натрий-урез и диурез [18], что, как известно, также являет-
а)
$РоУїі£8$&Ш
> fit *4X0° п оо° *
Рис. 1 (а, б). Периферическая кровь крыс, окраска по Нохту, x4G (а - «Магневист»; б - «Омнипак»)
ся одной из причин эритроцитоза и активации канальцево-клубочковой обратной связи. Это приводит к вазоконстрикции клубочковых афферентных артериол, снижению скорости клубочковой фильтрации и увеличению сопротивления почечных сосудов [19]. Ишемия мозгового слоя почек, в свою очередь, приводит к выработке в большем количестве, чем в норме, эритропоэтина, стимулирующего кроветворение.
В отличие от количественных показателей «Маг-невист» не оказывал влияния на морфологию эрит-роцитарного звена клеток крови, что согласуется с данными других авторов [8]. На мазках периферической крови крыс эритроциты овальной формы, нор-мохромные, нормоцитарные (рис. 1а).
Введение же «Омнипака» не вызывало изменений показателей эритроцитарного звена (табл. 3). Однако, несмотря на отсутствие статистически значимых различий, мы наблюдали тенденцию к уменьшению среднего объема и среднего диаметра красных кровяных клеток. При этом на мазках крови наряду с неизмененными нормохромными и нормоцитарны-ми эритроцитами встречаются эритроциты с измененной формой - эхиноциты (рис. 1б). Все это указывает на изменение деформируемости эритроцитов периферической крови крыс, что, несомненно, находит свое отражение на гемодинамике сосудистого русла и усиливает повреждение структурных единиц почечной ткани [16].
Изменение гистологической структуры почек крыс под влиянием рентгеноконтрастных веществ «Магневист» и «Омнипак»
Как следует из полученных данных, в почках крыс контрольной группы наблюдался ряд морфологических изменений, таких как неравномерное полнокровие мозгового слоя почек, умеренное расширение капиллярных сетей отдельных клубочков, интерстициальный отек в строме (рис. 2а).
В паренхиме почек крыс под действием контрастного агента «Магневиста» наблюдалось неравномерное полнокровие мозгового слоя и капиллярных сетей большинства клубочков, неравномерная зернистая дистрофия эпителия почечных канальцев. В строме - интерстициальный отек, мелкие очаги кровоизлияний. Сосуды почек утолщены за счет плазматического пропитывания и пролиферации эндотелия (рис. 2б).
Еще более выраженные изменения гистологической структуры почек крыс выявлены при действии РКВ «Омнипак». Так, имело место неравномерное полнокровие мозгового слоя и капиллярных сетей большинства клубочков, в некоторых фрагментах определялись единичные клубочки в состоянии коллапса. Почечные канальцы - с явлениями зернистой и гидропической дистрофии, очаговым апикальным некрозом, просвет их большей частью сужен. В строме - умеренный интерстициальный отек, мелкие очаги кровоизлияний. Стенки сосудов почек резко
Рис. 2 (а, б, в). Почки крыс, окраска: гематоксилин - эозин, *20 (а - контрольная группа; б - «Магневист»; в - «Омнипак»)
утолщены за счет плазматического пропитывания и пролиферации эндотелия. В некоторых полях зрения сосуды в состоянии спазма или с явлениями стаза (рис. 2в).
Таким образом, по сравнению с группой контроля большинство нарушений структурной организации почек крыс являются результатом повреждающего воздействия контрастных агентов [18, 20]. При этом патологические изменения в сосудах и паренхи-
ме почек более выражены при действии РКВ «Ом-нипак». Дополнительные предпосылки для развития повреждения почек создаются вследствие канальцевой секреции «Омнипака» в почках крыс. В этой ситуации активный транспорт контрастного препарата увеличивает расход энергии, что может спровоцировать развитие кислородного истощения и в условиях осмотической нагрузки усугубить нежелательные ге-модинамические последствия применения РКВ [21].
Кроме того, вклад в цитотоксический эффект «Омнипака», по-видимому, вносит повышенная продукция свободных радикалов кислорода и снижение активности антиоксидантной защиты [22].
Минимальное воздействие «Магневиста» на структуру почечной ткани можно объяснить его высокой гидрофильностью, поскольку известно, что, чем выше гидрофильность препарата, тем прочнее защитная оболочка микрочастиц РКВ из молекул воды [23]. Гидрофильность определяет инертность контрастных веществ, предотвращает его взаимодействие с биологическими структурами и уменьшает вероятность осложнений.
Таким образом, полученные результаты указывают на то, что РКВ изменяют реологические свойства и клеточный состав крови, что приводит к нарушению микроциркуляции и развитию гипоксии мозгового слоя почек с последующими патоморфологическими изменениями в их паренхиме. Указанные изменения носят более выраженный характер под влиянием Омнипака, что, вероятно, связано с более высоким значением вязкости йодсодержащего агента [14].
ЛИТЕРАТУРА
1. Prince M.R., Arnoldus C., Frisoli J.K. Nephrotoxicity of high-dose gadolinium compared with iodinated contrast. J Magn Reson Imaging 1996; 1: 162-166.
2. Spinosa D.J., Kaufmann J.A., Hartwell G.D. Gadolinium chelates in angiography and interventional radiology: a useful alternative to iodinated contrast media for angiography. Radiology 2002; 223(2): 319-325.
3. Goldstein H.A., Kashanian F.K., Blumetti R.F., et al. Safety assessment of gadopentetate dimeglumine in U.S. clinical trials. Radiology 1990; 174: 17-23.
4. Akgun H., Gonlusen G., Cartwright J., et al. Are gadolinium-based contrast media nephrotoxic?: A renal biopsy study Arch Pathol and Lab Med 2006; 130(9): 1354-1357.
5. Thomsen H.S. Guidelines for contrast media from the European Society of urogenital radiology A J R 2003; 181: 1463-1471.
6. Hoffmann U., Fischereder M., Reil A., et al. Renal effects of gadopentetate dimeglumine in patients with normal and impaired renal function. Eur J Med Res 2005; 10(4): 149-154.
7. Ergun I., Keven K., Uruc I., et al. The safety of gadolinium in patients with stage 3 and 4 renal failure. Nephrol Dial Transplant 2006; 21(3): 697-700.
8. Mussauer H., Sukhorukov V.L., Haase A., Zimmermann U. Resistivity of Red Blood Cells Against High-Intensity, Short-Duration Electric Field Pulses Induced by Chelating Agents. J Membrane Biol 1999; 170: 121-133.
9. Reinhart W.H., Pleisch B., Harris L.G., Lutolf M. Influence of contrast media (iopromide, ioxaglate, gadolinium-DO-TA) on blood viscosity, erythrocyte morphology and platelet function. Clin Hemorheol Microcirc 2005; 32(3): 227-239.
10. Niendorf H.P., Seifert W. Serum iron and serum billirubin after administration of Gd-DTPA-dimeglumine. A pharmacologic study in healthy volunteers. Invest Radiol 1988; 23(suppl 1): S275-280.
11. Коков Л.С., Кармазановский Г.Г., Шимановский Н.Л., Лихарев А.Ю. Возможности применения гадолинийсодержащих контрастных средств для селективной ангиографии и КТ-ангиографии. Медицинская визуализация. 2005; 6: 132-138.
12. Синицын В.Е., Терновой С.К. Практические аспекты использования современных контрастных средств. Вестник хирургии Казахстана. 2005; 1: 14-17.
13. ASGE technology status evaluation report: Radiographic contrast media used in ERCP. Gastrointestinal Endoscopy 2005; 62(4): 480-484.
14. Idee J.M., Lancelot E., Berthommier C., et al. Effects of non-ionic monomeric and dimeric iodinated contrast media on renal and systemic haemodynamics in rats. Fun-dam. Clin Pharmacol 2000; 14: 11-18
15. Chronos N.A., Goodall A.H., Wilson D.J., et al. Profound platelet degranulation is an important side effect of some types of contrast media used in interventional cardiology Circulation 1993; 88: 2035-2044.
16. Galtung H., Sorlundsengen V., Sacariassen K. Effect of radiologic contrast media on cell volume regulatory mechanisms in human red blood cells. Radiology 2002; 9: 878-885.
17. Katholi R.E., Taylor G.J., Woods W.T., et al. Nephrotoxicity of nonionic low-osmolality versus ionic high-osmolality contrast media: a prospective double-blind randomized comparison in human beings. Radiology 1993; 186(1): 183-187.
18. Thomsen H.S., Morcos S.K. Contrast media and kidney: European Society of Urogenital Radiology (ESUR) guidelines. Br J Radiology 2003; 76: 513-518.
19. Mechran R., Nicolsky E. Contrast-induced nephropathy: Definition, epidemiology, and patients at risk. Kidney Int 2006; 69: 11-15.
20. Aspelin P., Stacul F., Thomsen H. Effects of iodinated contrast media on blood and endothelium. Europe Radiology 2006; 16: 1041-1049.
21. Kini A.A., Sharma S.K. Managing the high-risk patient: experience with fenoldopam, a selective dopamine receptor agonist, in prevention of radiocontrast nephropathy during percutaneous coronary intervention. Rev. Cardiovascular Medicine 2001; 1(2): 19-25.
22. Drager L.F., Andrade L., Barros de Toledo J.F., et al. Renal effects of N-acetylcysteine in patients at risk for contrast nephropathy: decrease in oxidant stress-mediated renal tubular injury. Nephrol Dial Transplant 2004; 19: 1803-1807.
23. Наполов Ю.К., Шимановский Н.Л. Активность лактат-дегидрогеназы в крови крыс при введении диагностических контрастных средств. Экспериментальная клиническая фармакология. 2002; 4: 59-65.
INFLUENCE OF IODINATED AND GADOLINIUM-BASED CONTRAST AGENTS ON BLOOD CELLS AND KIDNEY MORPHOLOGY
Zh.V. Vesnina, N.V. Litovchenko, A.M. Goulyaev, M.V. Fadeyev, Yu.B. Lishmanov
SUMMARY
The influence of iodinated («Omnipaque») and gadolinium-based («Magnevist») contrast media on
blood cells and kidney morphology of laboratory white rats was studied. The contrast media changed rheology and cell composition of peripheral blood that in turn caused pathologic structural changes in renal parenchyma. These negative changes were more prominent under the influence of «Omnipaque» probably because of its large value of viscosity.
Key words: roentgen-contrast pharmaceuticals, cellular structure of blood, pathomorphology of kidneys.
Поступила в редакцию 15.04.2009 г.
