Состояние свободнорадикального окисления липидов и антиоксидантной защиты организма при сепсисе с позиций тяжести системной воспалительной реакции
С.Ю. Мухачева3, В.А. Руднов2, С.Л. Галян1, Г.Д. Кадочникова1
1 Тюменская медицинская академия
2 Уральская медицинская академия, г.Екатеринбург
3 Областная клиническая больница ?2, г. Тюмень, Россия.
Резюме
Клиническое значение дисбаланса в системе свободно-радикального окисления\антиоксидантный статус (СРОЛ\АОС) при сепсисе, а также необходимость и эффективность его коррекции при сепсисе остаётся не установленным
Цель исследования: изучение активности процессов СРОЛ и АОС в эритроцитах и сыворотке крови у больных с сепсисом в зависимости от выраженности системной воспалительной реакции(СВР) и наличия органно-системных расстройств.
Для реализации поставленной цели в динамике в процессе интенсивной терапии обследован 71 пациент с различными фазами сепсиса, осложнившего течение гнойно-воспалительных заболеваний органов брюшной полости, кожи и мягких тканей, лёгких и почек. Установлено, что прогрессирование синдрома СВР сопровождается значительными изменениями в метаболизме липидов и формированием дисбаланса в системе СРОЛ\АОС.
Выделена субпопуляция больных с сепсисом(СВР-IV, тяжёлый сепсис, септический шок) нуждающаяся в усилении антиоксидантной защиты.
Ключевые слова: сепсис, свободно-радикальное окисление, антиоксидантный статус.
Актуальность. Согласно сводным европейским данным частота тяжелого сепсиса среди пациентов отделений реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) колеблется от 2 до 18 %, а септического шока 3 - 4 %. В настоящее время, даже в странах с высоким уровнем медицинской и социальной помощи населению, средний уровень летальности при сепсисе составляет 35 %, у пациентов с септическим шоком достигает 60 - 70% [3,12].
К настоящему времени накоплен большой фактический материал об универсальной роли свободно-радикального окисления липидов (СРОЛ) в регуляции гомеостаза, его значении в причинно-следственных механизмах развития разнообразных патологических состояний. Увеличение содержания свободных радикалов сопровождается активацией полиморфноядерных лейкоцитов, следовательно может влиять на инициацию и поддержание системного воспаления, лежащего в основе сепсиса [9,11]. Между тем, клиническое значение дисбаланса в системе СРОЛ\АОС, как и реальные возможности его коррекции при сепсисе, остаются не установленными.
Цель исследования: изучение активности процессов СРОЛ и антиоксидантного статуса (АОС) в эритроцитах и сыворотке крови у больных с сепсисом в зависимости от выраженности системной воспалительной реакции и наличия органно-системных расстройств.
Материалы и методы исследования. Обследован 71 пациент в возрасте от 20 до 55 лет с различными стадиями сепсиса на фоне перитонита различной этиологии, гнойно-воспалительных заболеваний кожи и мягких тканей, внебольничной пневмонии и уросепсиса, находившихся на лечении в ОРИТ ОКБ ? 2 г. Тюмени в период с апреля 2003 г. по декабрь 2004 г.
В исследование включались пациенты, соответствующие критериям сепсиса согласительной конференции АССР/SCCM (Bone R.C. et.al., 1992). Больные с сепсисом без развития органной дисфункции классифицировались в зависимости от числа симптомов, входящих в синдром системной воспалительной реакции (ССВР): ССВР-II, ССВР-III и ССВР-IV. В общей группе больных с сепсисом доля лиц с ССВР-II составляла - 19,7%; ССВР- III - 12,7%; ССВР-IV - 18,3%, септическим шоком (СШ) - 23,9%, тяжелым сепсисом - 25,4%. Степень тяжести общего состояния определялась по шкале APAСHE II, а наличие органно-системной дисфункции и её тяжесть по шкале SOFA. Все больные были разделены на две клинические группы. В качестве группы сравнения обследовано 22 практически здоровых донора. Показателями, характеризующими интенсивность СРОЛ, на 1-е, 3-е, 5-е сутки от момента поступления в ОРИТ служили: содержание сопряженных диеновых коньюгатов (ДК), скорость окисления (СО), характеризующая устойчивость липидов к пероксидации, период индукции (ПИ), отражающий общую антиоксидантную активность липидов и уровень общих липидов (ОЛ) по реакции с сульфофосфорнованилиновым реактивом [10]. Состояние ферментативного звена антиоксидантной защиты оценивали по активности супероксиддисмутазы (СОД) в эритроцитах [8], глутатионпероксидазы (ГП) в плазме крови [13] и уровню общих антиоксидантов (ОАО) в сыворотке крови [14].Результаты обрабатывали методом вариационной статистики для малых рядов наблюдений, вычисляя M и m. Анализ проводился с использованием статистических пакетов SPSS for Windows (версия 12.0) и STATISTICA (версия 6). Для определения статистической значимости различий непрерывных величин, в зависимости от параметров распределения, использовались непарный t-критерий Стьюдента и непараметрический U-критерий Манна-Уитни - достоверность различных показателей между группами больных с контрольной группой. Различия считали достоверными при значениях р 7 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение. Проведенные исследования активности процессов СРОЛ и АОС мембран эритроцитов и плазмы крови у больных сепсисом на фоне стандартной комплексной терапии показали статистически достоверные изменения практически всех показателей в сравнении с донорами и в динамике развития заболевания.
Как видно из данных, приведенных в таблице 1, появление начальных клинико-лабораторных признаков системного воспаления (ССВР-II) сопровождалось повышением скорости окисления липидов эритроцитов на 37% и плазмы - 10%, более, чем двукратным увеличением содержания ДК в плазме и эритроцитах (р<0,01) в сочетании с трехкратным возрастанием периода индукции (ПИ). В то же время, уровень общих липидов (ОЛ) в плазме и эритроцитах, ОАО в сыворотке крови снижались. Падала активность ферментов СОД и ГП. Наиболее значимым было снижение активности ГП на 30% (р<0,01).
Таблица 1
Состояние показателей липидной пероксидации в зависимости от степени тяжести ССВР в 1-е сутки стандартной интенсивной терапии (n=71)
| Контроль (n=22) |
5,79+0,4 |
5,32+0,21 |
0,07+0,004 |
0,06+0,004 |
1,01+0,04 |
0,96+0,04 |
28,28+1,16 |
27,23+1,41 |
| ССВР-II (n=14) |
4,81+0,23 |
4,26+0,41 |
0,21+0,04 |
0,15+0,03 |
1,37+0,03 |
1,07+0,09 |
102,0+16,8 |
96,3+20,0 |
| Р1 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
|
P1<0,001 |
P1<0,001 |
| ССВР-III (n=10) |
4,42+0,22 |
3,81+0,13 |
0,26+0,06 |
0,18+0,03 |
0,68+0,03 |
0,83+0,01 |
116,3+16,1 |
104,53+32,0 |
| Р1 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
|
P1<0,001 |
P1<0,001 |
| Р2 |
P2<0,001 |
|
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
|
P2<0,001 |
|
| ССВР-IV (n=13) |
4,42+0,15 |
3,44+0,28 |
0,29+0,04 |
0,26+0,03 |
0,61+0,26 |
0,49+0,15 |
157,3+39,9 |
136,7+24,9 |
| Р1 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
| Р2 |
P2<0,001 |
|
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
| Р3 |
|
|
|
P3<0,001 |
|
P3<0,001 |
P3<0,001 |
P3<0,001 |
| Тяж. сепсис (n=16) |
3,32+0,28 |
2,51+0,76 |
0,32+0,003 |
0,32+0,003 |
0,22+0,02 |
0,16+0,02 |
211,0+4,7 |
243,0+6,1 |
| Р1 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
| Р2 |
|
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
| Р3 |
P3<0,001 |
|
P3<0,001 |
P3<0,001 |
P3<0,001 |
P3<0,001 |
P3<0,001 |
P3<0,001 |
| Р4 |
P4<0,001 |
P4<0,001 |
|
P4<0,001 |
P4<0,001 |
|
P4<0,001 |
P4<0,001 |
| Септ. шок (n=17) |
2,79+0,13 |
2,77+0,21 |
0,33+0,09 |
0,51+0,06** |
0,33+0,03 |
0,27+0,01 |
220,0+17,1 |
201,0+39,36 |
| Р1 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
P1<0,001 |
| Р2 |
|
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
P2<0,001 |
| Р3 |
P3<0,001 |
P3<0,001 |
|
P3<0,001 |
P3<0,001 |
P3<0,001 |
P3<0,001 |
P3<0,001 |
| Р4 |
P4<0,001 |
P4<0,001 |
P4<0,001 |
P4<0,001 |
P4<0,001 |
|
P4<0,001 |
P4<0,001 |
| Р4 |
|
P4<0,001 |
|
P4<0,001 |
|
|
P4<0,001 |
|
Р1 - достоверность различий с контролем
Р2 - достоверность различий с группой ССВР-II
Р3 - достоверность различий с группой ССВР-III
Р4 - достоверность различий с группой ССВР-IV
Р5 - достоверность различий с группой тяжелый сепсис
По мере усиления системного воспаления у пациентов с сепсисом без органной дисфункции данные изменения приобретали более выраженный характер. Наиболее выраженным было прогрессивное снижение скорости окисления липидов (СО) как в плазме, так и в эритроцитах. Так в группе с тяжелым сепсисом СО составила около 16% от исходного уровня, хотя формирование начальной стадии воспалительной реакции (ССВР-II) сопровождалось ростом СО.
При формировании органной дисфункции, возникающей в результате персистенции ССВР, усиливался дисбаланс процессов СРОЛ/АОС, на что указывает динамика содержания ДК. Проведенное исследование показало достоверное повышение у всех обследованных пациентов уровня ДК, свидетельствующее о наличии оксидативного стресса. Пероксидация липидов усиливалась по мере прогрессирования ССВР: так уровень ДК возрастал, по сравнению с контролем, при СШ - в 4,5 в эритроцитах и - 8,5 раз в плазме (р<0,01), а при тяжелом сепсисе в 1,5 раза (р<0,01) в эритроцитах и не имел достоверных различий в плазме. Большая склонность к пероксидации фосфолипидов эритроцитов, вероятно, обусловлена содержанием пента- и гексаеновых кислот. Известно, что эти компоненты практически отсутствуют в плазме крови [1]. Имеются доказательства, что при постоянстве состава липидов величина ПИ однонаправлено изменяется (в сторону увеличения или уменьшения) в зависимости от концентрации антиоксидантов в крови [6]. В данном исследовании наблюдалось разнонаправленность изменений СО (уменьшение) и ПИ (увеличение), что так же является свидетельством изменения жирно-кислотного состава липидов в сторону насыщенных компонентов, окисление которых, как известно, протекает со значительно меньшей скоростью [2]. ПИ повышался пропорционально тяжести ССВР и достигал максимальных значений у больных с тяжелым сепсисом - в 7,0 и 7,6 раз (р<0,001)
соответственно в эритроцитах и плазме. Общая антиокислительная активность липидов эритроцитов так же возрастала в 7,5 раза, а плазмы - в 8,7 раза по сравнению с контролем. Данные изменения сопровождались значительным увеличением содержания общих липидов - до 32,3+0,35 мг\мл и 11,01+0,25мг\мл, в эритроцитах и плазме соответственно (р<0,05).
В этих условиях наблюдалось снижение уровня общей антиоксидантной активности в 1,8 раз (р<0,01), и активности СОД и ГП в 2,8 и 1,7 раз соответственно (р<0,001).
К пятым суткам (таблица 2) на фоне стандартной терапии отмечалась тенденция к снижению уровня ОЛ в каждой клинической группе от ССВР-II до тяжелого сепсиса соответственно в 3,5 и 4 раза (р<0,05), 5 и 2 раза (р<0,05) в эритроцитах и плазме.
Таблица 2
Состояние показателей ферментативной защиты в зависимости от степени тяжести ССВР в 1-е сутки стандартной интенсивной терапии (n=71)
Р1 - достоверность различий с контролем
Р2 - достоверность различий с группой ССВР-II
Р3 - достоверность различий с группой ССВР-III
Р4 - достоверность различий с группой ССВР-IV
Р5 - достоверность различий с группой тяжелый сепсис
Снижение концентрации липидов свидетельствует об усилении процесса липолиза, характеризующегося изменением фракционного [5] и жирно-кислотного [4,7] состава липидов, и торможении липогенеза у септических больных, что может быть неспецифической компенсаторно-адаптационной реакцией организма на развитие эндотоксикоза. Подтверждением липолиза является снижение СО, достигающее разницы значений при тяжелом сепсисе в 5,5 и 4,5 раза (р<0,001) в эритроцитах и плазме соответственно при одновременном уменьшении ДК в 2 раза (р<0,01), кроме пациентов с тяжелым сепсисом на фоне развития органной дисфункции, у которых наблюдалось снижение значений на 40% (р<0,05) в плазме и отсутствие достоверных различий в эритроцитах. Наблюдалась противоположная динамика изменения ПИ, выражающаяся в уменьшении показателей в среднем на 20 - 30% (р<0,05).
Окислительный стресс, сопровождающий формирование критических состояний, оказывает повреждающее действие не только на липидосодержащие компоненты крови, но и существенно влияет на уровень антиоксидантной защиты. Антиоксидантная защита клеток статистически значимо снижалась по мере прогрессирования тяжести процесса системного воспаления и развития органной дисфункции. Наблюдалось уменьшение показателей ОАО в сыворотке крови, начиная с ССВР-II, по сравнению с контролем на 20% (р<0,01), достигая максимальных значений при тяжелом сепсисе - в 1,8 раз (р<0,05). Полученные данные сочетались с близким характером снижения активности антиоксидантных ферментов - СОД на 25% (р<0,05) и ГП на 30% (р<0,05) при ССВР III, наиболее высокое снижение активности ферментов АОС наблюдалось при тяжелом сепсисе в 2,8 и 1,7 (р<0,01) соответственно. К 5-м суткам на фоне стандартной терапии нормализация активности антиоксидантных ферментов наблюдалась только у лиц с ССВР-II - III. В других группах отмечено достоверное повышение величины показателей на 15 - 20% (р<0,001).
Таким образом, анализ данных исследования во всех клинических группах, кроме тяжелого сепсиса, на фоне стандартной комплексной терапии явно указывает на тенденцию нормализации состояния СРОЛ и АОС организма, причем у больных с ССВР II - III эта тенденция выражена сильнее. Данная закономерность служит основанием для включения в схему лечения антиоксидантов у пациентов с сепсисом, начиная с ССВР-IY.
Выводы.
1. Синдром системной воспалительной реакции сопровождается существенными изменениями в метаболизме липидов и значительным нарушением равновесия в системе СРОЛ - АОС. Отмечаются фазные изменения показателей, характеризующих интенсивность СРОЛ и уровень антиоксидантной защиты организма, пропорционально тяжести СCВР.
2. У пациентов с сепсисом(ССВР-II-III) на фоне стандартной интенсивной терапии, к пятым суткам, отмечается нормализация процессов СРОЛ и АОС.
3. Дополнительное усиление антиоксидантной защиты представляется целесообразным для пациентов с сепсисом (ССВР-IY), септическим шоком и тяжелым сепсисом.
Литература
1. Алимова Е.К., Аствацатурьян А.Т., Жаров А.В. Липиды и жирные кислоты в норме и ряде патологических состояний. М. 1975. С. 280.
2. Бурлакова Е.Б., Храпова Н.Г. Перекисное окисление липидов мембран и природные антиоксиданты. Успехи химии. 1985. Т. 54. Вып. 2. С. 1540-1558.
3. Гельфанд Е.Б., Гологорский В.А., Гельфанд Б.Р. Клиническая характеристика абдоминального сепсиса у хирургических больных. Инфекции и антимикроб. терапия. 2000. ?1. С. 1-12.
4. Дудник Л.Б., Виксна Л.М., Майоре А.Я. Перекисное окисление липидов и его связь с изменением состава пантиокислительных свойств липидов при коматогенных формах острого, вирусного гепатита. Вопр. мед. химии. 2000. ?6. С. 91-95.
5. Илюкевич Г.В., Канус И.И., Хулуп Г.Я. Особенности нарушений метаболизма липидов и возможность их коррекции у больных с распространенным перитонитом. Вестн. инт. терапии. 2002. ?3. С. 83-87.
6. Кадочникова Г.Д. Исследование влияния антиоксидантов ряда фенолов, тиолов, аминов на физико-химической закономерности перекиспого окисления моделей липидов возрастающей сложности. Дисс. ... докт. мед. наук. 2002. С. 227.
7. Лейдерман И.Н. Синдром полиорганной недостаточности. Метаболические основы. Вестн. инт. терапии. 1998. ?2. С. 13-14.
8. Мальцев Г.Ю., Васильев А.В. Вопр.мед.химии. 1994. ?2. С. 95-98.
9. Практическое руководство "Сепсис в начале XXI века. Классификация, клинико-диагностическая концепция и лечение. Патолого-анатомическая диагностика." Под ред. В.С. Савельева. М.: НЦССХ им.А.Н.Бакулева РАМН, 2004. С. 6-34.
10. Ушакова В.Н., Ианидис Н.В., Деева З.М. и др. Комплексный анализ липидов крови спектрофотометрическим, флюориметрическим и кинетическим методами. Лаб. дело. 1987. ?6. С. 446-460.
11. Balk R.A. Sepsis and septic shock. Crit. Care Clinics. 2000. V. 16, ?2: 179-192.
12. Gelmont D. (1999). Defination and Pathophysiology of Sepsis.: Теоретические и клинические проблемы современной реаниматологии Материалы Международного симпозиума, посвященного 90-летию со дня рождения академика РАМН В.А.Неговского. 23-24 марта 1999. Москва. С. 26-27.
13. Mille G. J.biol.Chem. 1959. V. 234: 502-506.
14. Huang T.T., Raineri I., Eggerding F., Epstein C.J. Transgenic and mutant mice for oxygen free radical studies. Metods Ensimol. 2002. V. 349: 191-213.
От редакции
Свободно-радикальные процессы протекают во всех органах и тканях, являясь нормальной метаболической реакцией, которая важна для регуляции транспорта веществ через мембраны, синтеза простагландинов , лейкотриенов, обмена стероидных гормонов и катехоламинов. Нарушения стационарной скорости свободнорадикального окисления (СРОЛ) считается ранним, универсальным и неспецифическим механизмом повреждения, лежащим в основе различных заболеваний [1-2].
Согласно существующим исследованиям развитие сепсиса сопровождается нарушением нормального баланса оксидантов и антиоксидантов как следствие роста концентрации активных радикалов кислорода, так и истощением или угнетением антиоксидантного потенциала [3-4]. Определяющими факторами стимуляции СРОЛ при сепсисе являются гипоксия и эффекты ряда медиаторов входящих в "септический каскад". В результате возникшего дисбаланса наблюдается усиление деструктивных процессов в паренхиматозных органах и как следствие - прогрессирование полиорганной дисфункции. С.Ю. Мухачёва и соавт. в качестве цели своего исследования обозначили сопоставление выраженности системной воспалительной реакции, оцениваемой по критериям ACCP\SCCM, активности процессов СРОЛ и состояния антиоксидантной защиты. Подобная постановка проблемы представляется, прежде всего, важной в практическом отношении, поскольку в широкой клинической практике не возможна оценка состояния системы СРОЛ- АОС по широкому спектру нетрадиционных для лабораторий ОРИТ параметров. В результате, действительно, им удалось продемонстрировать, что персистенция системного воспаления и формирование органной дисфункции сопровождается усилением дисбалансам в системе СРОЛ - АОС с заметным снижением уровня антиоксидантной защиты. На основании полученных данных авторы делают логичный вывод о необходимости усиления антиокислительного потенциала только у пациентов, не восстанавливающих ауторегуляцию в результате проведения комплексной терапии в соответствии с существующими современными рекомендациями, а именно: сепсис (ССВР-IV), тяжёлый сепсис и септический шок. Очевидно, что у данной категории пациентов и необходимо проведение оценки клинической эффективности добавления антиоксидантов. Вместе с тем, хотелось бы видеть в работе оценку взаимосвязи СРОЛ с другими механизмами реализующими системное воспаление, в частности с критериями тканевой гипоксии (PvO2; содержанием лактата и др.). Желательно также определить место СРОЛ в общей схеме системной воспалительной реакции.
Литература
1. Владимиров Ю.А., Азизова О.А., Деев А.И. и др. Свободные радикалы в живых системах. Итоги науки и техники. Биофизика. ВНИИТИ. М., 1991.
2. Зборовская И.А. и Банникова М.В. Антиоксидантная система организма, её значение в метаболизме. Клинические аспекты. Вестник РАМН 1995; 6:53-61.
3. Cowley H.C.,Bacon P.J.,Good H.F. et al Plasma antioxidant potential in severe sepsis: A comparison of survival and nonsurvival. Crit Care Med 1996; 24:1179-1183.
4. Ogilvie A.C., Groeneveld A.B.J., Straub J.P. et al. Plasma lipid peroxides and antioxidant in human septic shock. Intensive Care Med 1991; 17: 40-44.
Доктор медицинских наук
Б.Д. Зислин (Екатеринбург)
Доктор медицинских наук
И.Н. Лейдерман (Екатеринбург)
Похожие статьи :
|
|||
