МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ОСЛАВСЬКА ТЕТЯНА МИХАЙЛІВНА

УДК 616 - 001. 17. 541. 459: 616.831

стан прооксидантно-антиоксидантних процесів головного мозку і еритроцитів та їх значення

у патогенезі опікової травми

14.03.04 – патологічна фізіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Одеса – 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Одеському державному медичному університеті МОЗ України

Науковий керівник: к.мед.н., професор

Попов Олександр Георгійович,

Одеський державний медичний

університет, завідувач кафедри

топографічної анатомії та

оперативної хірургії.

Офіційні опоненти: З.д.н.т. України, д.мед.н., професор

Гоженко Анатолій Іванович,

Одеський державний медичний університет, завідувач кафедри загальної та клінічної патофізіології.

д.мед.н., професор

Корда Михайло Михайлович,

Тернопільська державна медична академія,

завідувач кафедри медичної хімії.

Провідна установа: Донецький державний медичний університет,

кафедра патологічної фізіології, МОЗ України, м. Донецьк.

Захист вiдбудеться 14 листопада 2002 року о 11 годині на засiданнi спецiалiзованої вченої ради Д 41.600.01 при Одеському державному медичному університеті МОЗ України (65026, м. Одеса, Валіховський пров., 2).

З дисертацiєю можна ознайомитись у бiблiотецi Одеського державного медичного університету, МОЗ України (65026, м. Одеса, Валіховський пров., 3).

Автореферат розicланий 11.10.2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к.мед.н., ст.н.с. Соболєв Р.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Згідно існуючих даних термічні опіки займають третє місце по частоті серед інших травм. У зв’язку з цим дослідження питань, що дозволяють розкрити патофізіологічні механізми термічних уражень, являють одну із провідних проблем сучасної медичної науки (А. О. Сиворіг, 1999; Григорьева Т. Г., 2000).

Встановлено, що при термічних ураженнях, незалежно від ступеню важкості, до патологічного процесу залучаються всі відділи центральної та периферійної нервової системи. При морфологічних дослідженнях центральної нервової системи описані виразні дистрофічні зміни нервових клітин у вигляді гострого набряку, зморщення, аж до тотального і центрального хроматолізу та цитолізу (Федорова Н. В., Сиромятникова Є. Д., Смирнов С. В. та ін., 2000). Проте, незважаючи на ці досить фундаментальні та грунтовні дослідження різних відділів центральної нервової системи за умов термічних уражень, на сьогодення майже не розкриті механізми метаболічних процесів, зрушення яких передують зазначеним морфологічним змінам. Вирішення цих питань тісно пов’язано з фундаментальними загальнобіологічними проблемами утворення і утилізації кисеньреактивних сполук у клітинах тканин мозку, функціонуванням біологічних мембран та компартменталізацією біохімічних реакцій і може бути корисним для висвітлення складних взаємовідносин різних метаболічних процесів у структурах головного мозку за умов термічного ураження. Крім цього, дослідження зазначених процесів у еритроцитах периферійної крові та співставлення з аналогічними у структурах головного мозку у динаміці розвитку опікової хвороби дозволить визначити роль центральної нервової системи у загальному ланцюгу патофізіологічних змін при цій патології.

Вищевикладене свідчить, що дослідження стану і можливих механізмів порушень зазначених процесів надає можливість встановити загальну закономірність та взаємообумовленність перебігу кисеньзалежних реакцій як у структурах головного мозку, так і крові, тобто уточнити патогенез термічного ураження, що і визначає актуальність дисертаційної роботи.

Зв’язок роботи з науковими програмами. Тема дисертації є фрагментом планової науково-дослідної роботи Одеського державного медичного університету "Патогенетичні механізми розвитку захворювань в умовах дії агресивних факторів середовища та шляхи їх корекції" № держ. реєстрації 0199U004330. Дисертант є співвиконавцем теми.

Мета дослідження полягає у визначенні особливостей перебігу процесів перекисного окислення ліпідів і функціонального стану ферментативної і неферментативної ланок антиоксидантної системи та з’ясування взаємозв’язку їх з системою циклічних нуклеотидів у структурах головного мозку та еритроцитах крові за умов термічних уражень різного ступеню важкості, а також встановлення їх ролі у патогенезі цієї патології.

Задачі дослідження:

1. Дослідити особливості перебігу процесів ПОЛ у структурах головного мозку та еритроцитах крові щурів за фізіологічних умов.

2. Визначити активність ключових ферментів і вміст метаболітів АОС та ендогенних антиоксидантів у структурах мозку і еритроцитах крові щурів за фізіологічних умов.

3. Вивчити інтенсивність процесів ПОЛ у структурах головного мозку та еритроцитах крові щурів за умов термічного опіку ІІІ-Б ступеня, площею 15% і 30% поверхні тіла.

4. Встановити особливості змін активності ферментів і вмісту метаболітів АОС та ендогенних антиоксидантів у структурах мозку і еритроцитах щурів за умов термічного опіку ІІІ-Б ступеню, площею 15% і 30% поверхні тіла.

5. Дослідити вплив термічного ураження на вміст циклічних нуклеотидів у структурах головного мозку.

Об’єкт дослідження: термічний опік ІІІ-Б ступеню, площею 15% і 30% поверхні тіла.

Предмет дослідження: процеси перекисного окислення ліпідів, активність ферментів і вміст метаболітів АОС, вміст ендогенних антиоксидантів і циклічних нуклеотидів.

Методи дослідження: біохімічні, біофізичні, патофізіологічні.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше на підставі комплексних досліджень вмісту продуктів ПОЛ та функціонального стану усіх ланок антиоксидантної системи встановлено рівень взаємовідносин ПОЛ-АОС, характерних для різних відділів головного мозку та еритроцитів крові у фізіологічних умовах. Вперше доведено, що адаптаційна спроможність різних структур головного мозку та еритроцитів до дії термічного опіку залежить від функціональних взаємовідносин у системі ПОЛ-АОС у фізіологічних умовах і визначається потужністю та буферною ємністю антиоксидантної системи. На підставі експериментальних досліджень вперше доказано, що пусковим механізмом метаболічних зрушень в структурах мозку є інтенсифікація ПОЛ, надмірні кількості продуктів якого викликають модифікацію системи циклічних нуклеотидів, внаслідок чого зменшується вміст цАМФ і збільшується цГМФ.

Вперше виявлено, що виразність та направленість змін функціонального стану ПОЛ-АОС у динамці розвитку опікової хвороби визначається площею опіку та залежить від терміну, що пройшов після ураження, і буферною ємністю характерною для кожної структури за фізіологічних умов. Отримані результати досліджень дозволили вперше обґрунтувати роль кисеньзалежних процесів структур головного мозку у патогенезі опікових уражень та розробити схему патогенетичного ланцюга.

Практичне значення одержаних результатів. Результати проведених досліджень розширюють і поглиблюють уявлення про роль кисеньзалежних процесів структур головного мозку у патогенезі опікової хвороби, що відкриває перспективи для розробки методів цілеспрямованого лікування данної патології, вони переконливо доказують, що однією із причин розвитку метаболічних зрушень у структурах головного мозку та еритроцитах є надмірне накопичення кисеньреактивних сполук та функціональна неспроможність АОС. Визначена провідна роль процесів ПОЛ у механізмах розвитку опікового шоку та процесів адаптації.

На підставі результатів досліджень встановлено, що за ступенем змін показників антиоксидантної системи у еритроцитах можна судити про глибину метаболічних зрушень при опікових ураженнях та ефективність терапії цієї патології, а також прогнозувати перебіг опікової хвороби.

Положення і висновки роботи використовуються при читанні лекцій і на практичних заняттях кафедр гістології, ембріології та цитології, патологічної фізіології, патологічної анатомії та медичної хімії Одеського державного медичного університету.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто обгрунтовано мету, завдання, розроблено програми та методологію досліджень. Самостійно проведений інформаційний пошук та аналіз літературних джерел, забір матеріалу для досліджень. Здобувач самостійно провів всі експериментальні дослідження з наступною статистичною обробкою отриманих результатів. Автор самостійно провів аналіз і узагальнення результатів дослідження, сформулював усі положення та висновки дисертації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи оприлюднені на Національному конгресі АГЕТ України (Луганськ, 1998); Міжнародній науково-виробничій конференції, присвяченої пам’яті заслуженого діяча науки, доктора біологічних наук, професора П.О. Ковальського “Морфологія – практичній ветеринарії та медицині” (Біла Церква, 1998); виїзної сесії Української академії наук національного прогресу, присвяченої 40-річчю Тернопільської медичної академії ім. І.Я. Горбачевського (Київ, 1997); науково-практичній і навчально-методичній конференції кафедр загальної хірургії медвузів України ІІІ-IV рівнів акредитації, присвяченої 100-річчю Одеського державного медичного університету та 95-річчю кафедри загальної хірургії (Одеса, 1998); V, VI та VII Всеукраїнський науково-практичній конференції “Сучасні дослідження валеології та спортивної медицини” (Одеса, 1999, 2000, 2001); 68-ій підсумковій науковій конференції студентів і молодих вчених (Одеса, 1999), а також ювілейній науковій підсумковій конференції, присвяченої 100-річчю Одеського державного медичного університета (Одеса, 2000) та Ювілейній 70-тій науковій конференції, присвяченої 10-річчю незалежності України (Одеса, 2001).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 14 наукових робіт, з них 3 статті у провідних фахових журналах, 8 у тезах наукових конференцій.

Структура і об’єм дисертації. Дисертація викладена на 143 сторінках машинописного тексту. Складається із вступу, огляду літератури, розділу матеріали і методи досліджень і трьох розділів власних досліджень, висновків, списку літератури, який містить 268 джерел, із них 85 іноземних. Робота ілюстрована 40 таблицями та 1 рисунком.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали і методи дослідження. Експериментальні дослідження проведені на 420 статевозрілих щурах-самцях лінії Вістар, масою 180-200 г, які знаходились на стандартній дієті віварія. Всі експериментальні тварини були розподілені на три групи: 1) інтактні тварини; 2) після термічного опіку ІІІ-Б ступеню, площею 15% поверхні тіла; 3) після опіку термічного ІІІ-Б ступеню, площею 30% поверхені тіла.

Опік наносили на поверхню спини, для цього шерсть депілювали підігрітим 10% розчином сірчаного натрію. Для нанесення опіку використовували пристрій, до якого вмонтовано 3 галогенові лампи потужністю 2000 Вт кожна (15%) та напівциліндричний відбивач, до якого вмонтовано 6 галогенових ламп по 1000 Вт (30%). Тварин під час експерименту нерухомо фіксували у спеціальній камері з рухомим екраном, який дозволяв отримати необхідну площу опіку. Тварин до експерименту брали через 30 і 60 хвилин, на 3 та 24 годину після термічного ураження. Клінічні спостереження за експериментальними щурами проводили протягом 30 діб. Об’єктом досліджень були гомогенат, мітохондрії і цитозоль клітин кори, стовбурової частини і мозочку головного мозку та еритроцити периферійної крові. У зазначених структурах проводили визначення активності ферментів та вмісту антиоксидантів і метаболітів АОС та продуктів ПОЛ з використанням біохімічних* і біофізичних методів. Активність супероксиддисмутази визначали по здібності ферменту інгібувати реакцію відновлення нітросинього тетразолію супероксиданіонрадикалом у присутності NADP (Fried R., 1975). Про каталазну активність судили по швидкості руйнування перекису водню (Holmes R., Masters C., 1970). Активність глутатіонредуктази визначали за методом А.М. Герасимова (1976). Визначення активності глутатіонпероксидази

* Дослідження виконані у біохімічній лабораторії під керівництвом професора Напханюка В.К.

до перекису водню (ГП1) проводили за методом Paglia D.E., Valentinae W.N. (1967). Активність глутатіонпероксидази до гідроперекису третбутилу (ГП2) визначали модифікованим методом (Paglia D.E., Valentinae W.N., 1967). Визначення активності глутатіонтрансферази (ГТ) до l-Cl-2 4-динітробензолу проводили за методом Habiq W.N.(1974). Визначення вмісту відновленого глутатіону у тканинах головного мозку проводили за методом Прохорової М.І. (1982), а в еритроцитах крові за допомогою реактиву Еллману (Beutler E., Duron O., Kelly B.M., 1963). Вміст і ступінь відновленності піридинових нуклеотидів визначали модифікованим методом Телепньової В.М. (1982). Вміст сульфгідрильних груп визначали з використанням реагенту Еллману (Ellmann G.L., 1959). Визначення вмісту циклічних нуклеотидів цАМФ та цГМФ проводили за допомогою наборів Ria Kit фірми Amersham (Великобританія). Вміст вітаміну Е визначали флюорометричним методом (Кисилєвич Р.Ш., Скварко С.І., 1972). Вміст дієнових кон’югатів визначали методом Стальної І.Д., Гаришвілі Т.Г. (1977). Отримані результати були опрацьовані методом варіаційної статистики. Відмінність між групами середніх величин і їх похибками оцінювали за допомогою критерія Стьюдента.

Результати дослідження та їх обговорення. Враховуючи багатокомпонентність ферментативної антиоксидантної системи, ми провели дослідження основних вузлових її ланок та особливості їх взаємозв’язку з інтенсивністю процесів ПОЛ у мітохондріях та цитозолі клітин структур головного мозку і еритроцитах крові щурів за фізіологічних умов. Такі дослідження, на наш погляд, дозволяють надати оцінку внеску АОС у неспецифічну резистентність організму та можливості прогнозування вірогідних порушень окремих невідомих ланок по відомим. В результаті проведених досліджень встановлено, що у фізіологічних умовах активність ферментів антиоксидантної системи досить суттєво відрізняється у різних відділах головного мозку не тільки в однієї окремо взятої тварини, але і у різних тварин. Кора головного мозку має більш високу активність ферментів редокс-системи глутатіону, краще забезпечена відновленим глутатіоном та NADP і NADPН ніж інші структури головного мозку. При цьому необхідно зазначити, що вміст малонового диальдегіду у корі є нижчим за інші відділи головного мозку. Стовбурова частина має саму високу активність супероксиддисмутази, глутатіонтрансферази та каталази і напроти саму низьку активність глутатіонредуктази та глутатіонпероксидаз та низький вміст небілкових тіолів, відновленого глутатіону, NADP, NADPН та вітаміну Е. Суттєвим моментом є і те, що у стовбуровій частині головного мозку самий високий вміст дієнових кон’югатів і малонового диальдегіду. Для мозочку характерним є висока активність глутатіонпероксидаз та значний вміст усіх форм тіолів та вітаміну Е. Еритроцити крові інтактних щурів характеризуються відносно невисокою активністю усіх досліджених ферментів антиоксидантної системи, але і одночасно вміст дієнових кон’югатів та малонового диальдегіду є на дуже низькому рівні.

Аналіз співвідношення активності функціонально зв’язаних пар ферментів антиоксидантної системи показує (табл. 1), що кожна структура має свої індивідуальні параметри, що забезпечують роботу цієї системи у фізіологічних умовах на визначеному стаціонарному рівні. Очевидно, що визначену роль у цих процесах відіграє і різна забезпеченість органів та тканин тіоловими сполуками, природними антиоксидантами, а також відновленими формами NADP. Приставлені рівняння по розрахунку співвідношення рівнів активності ферментів дозволяють визначити потужність даної системи, яка є характерною для кожної структури головного мозку та еритроцитів периферійної крові. Такі розрахунки згідно існуючих уявлень (Кудряшов Ю.Б., 1996; Барабой В.А., 1997), з урахуванням інших показників, дозволяють визначити істинний стан критичної метаболічної системи, її надійність і на цій підставі прогнозувати можливість розвитку патологічних зрушень. А, як відомо (Барабой В.А., 1998), надійність цієї системи характеризується ступенем функціональних взаємовідносин ПОЛ – АОС у фізіологічних умовах. Проведені дослідження свідчать про те, що опік ІІІ-Б ступеню, площею 15%, викликає фазні зміни вмісту дієнових кон’югатів та малонового диальдегіду. Виразність зрушень залежить від досліджених структур та терміну після ураження, а також від клітинних компартментів. У мітохондріях кори головного мозку через 30 хвилин після опіку кількість дієнових кон’югатів практично знаходиться на рівні інтактної групи, у цей же час вміст малонового диальдегіду збільшується на 45,32% (Р<0,05). У мітохондріях стовбурової частини головного мозку інтенсивність накопичення малонового диальдегіду значно вища, ніж у корі, а також є вищою за фізіологічний рівень на 25% (P<0,05), а у мітохондріях мозочку на даному етапі кількість малонового диальдегіду збільшується 15,62% (Р<0,05).

Через 60 хвилин після нанесення термічного опіку вміст дієнових кон’югатів у мітохондріях кори зменшується на 14%, у той час як в інших відділах спостерігається тільки незначна тенденція до зниження. Інтенсивність утворення та накопичення малонового диальдегіду на цьому етапі досліджень зростає у мітохондріях усіх відділів головного мозку і складає: у корі 180,84%, у стовбуровій частині 160,36%, у мозочку 140,46% стосовно показників контрольних тварин. На третю годину після термічного ураження у всіх відділах головного мозку відзначається тенденція до незначного зниження утворення та вмісту малонового диальдегіду порівняно з попередніми показниками. У цей же час значно зростає вміст дієнових кон’югатів у мітохондріях досліджених структур і складає у корі 160,74%, у стовбуровій частині 130,14% і мозочку 130,89% (Р<0,05) по відношенню до аналогічних показників у фізіологічних умовах. По завершенню першої доби знову спостерігається збільшення вмісту малонового диальдегіду у мітохондріях усіх відділів головного мозку і деяка тенденція до зниження кількості дієнових кон’югатів. Необхідно відмітити, що і на даному етапі досліджень найбільш виразні зрушення вмісту як початкових, так і проміжних продуктів ПОЛ відзначаються у мітохондріях кори головного мозку.

Таблиця 1

Співвідношення активності функціональних пар ферментів антиоксидантної системи у структурах головного мозку та еритроцитах крові інтактних щурів

(Mm; n=10)

Досліджені структури | ГР

ГП1 | ГР

ГП2 | Г-Р

ГТ | СОД

ГП1 | СОД

Каталаза

Кора | 0,860 0,043 | 0955 0,049 | 1,354 0,067 | 1,463 0,073 | 9,782 0,490

Стовбурова

Частина | 0,668 0,033 | 0,831 0,042 | 0,817 0,041 | 2,462 0,123 | 9,740 0,487

Мозочок | 0,6970,035 | 0,804 0,040 | 1,600 0,080 | 1,100 0,055 | 8,278 0,414

Еритроцити | 0,957 0,043 | 1,344 0,067 | 1,145 0,057 | 3,651 0,180 | 17,980 0,890

Термічний опік ІІІ-Б ступеню площею 15% поверхні тіла викликає інтенсифікацію процесів ПОЛ і у цитоплазмі різних відділів головного мозку, але при цьому звертає на себе увагу і те, що спостерігаємі зміни є значно меншими, ніж у мітохондріях. Характерним для цього типу ураження є те, що у цитоплазмі клітин кори найбільш глибокі зрушення спостерігаються через годину після термічного ураження. Однією із можливих причин таких фазних змін інтенсивності процесів ПОЛ у тканинах головного мозку може бути інтенсивне окислення ненасичених вищих жирних кислот у перші хвилини після термічного ураження, подібні зрушення за умов дії інших екстремальних факторів були встановлені іншими авторами (Гончаренко О.М., Кудряшов Ю.Б., 1997). Термічний опік ІІІ-Б ступеню, площею 30% поверхні тіла характеризується більш високою інтенсивністю процесів ПОЛ у цитоплазмі та мітохондріях усіх досліджених структур головного мозку. Найбільш високий вміст як початкових, так і проміжних продуктів ПОЛ при цьому впливові відзначається через годину і через 24 години у мітохондріях усіх відділів головного мозку процес інтенсифікації ПОЛ має більш виразний характер, ніж у цитоплазмі. Зазначені факти, ще раз підтверджують висловлену цілим рядом авторів думку про те, що щвидкість процесів ПОЛ у значній мірі залежить від сили та потужності дії екзогенних факторів, а також визначається площею ураження (Рябінін В.Є., Ліфшиц Р.І., 1990; Волчегорський І.А., 1991; Назаров І.П., Попов О.О., 1994). У еритроцитах крові при опіковому ураженні ІІІ-Б ступеню, площею 15 і 30% поверхні тіла інтенсивність утворення початкових та проміжних продуктів ПОЛ відносно фізіологічних показників є найбільш високою серед усіх досліджених структур. При цьому глибина зазначених зрушень залежить від терміну дослідження та площі ураження. Отримані результати досліджень співпадають зі змінами гематологічних показників у динаміці розвитку опікової хвороби.

Важливим і суттєвим моментом у розвитку вільнорадикальних патологій є стан систем контролюючих швидкість ВРО, а також утилізуючих їх токсичні продукти. До таких систем відноситься АОС. Аналіз отриманих результатів дослідження показує, що опік ІІІ-Б ступеню, площею 15% вже через 30 хвилин після ураження викликає глибокі зміни активності ферментів АОС у структурах головного мозку та еритроцитах крові. У цей період активність СОД у мітохондріях кори посилюється на 10%, а у цитоплазмі на 25% порівняно з інтактними тваринами. Дещо нижча активність цього ферменту у мозочку, а у стовбуровій частині, особливо у мітохондріях, практично не відрізняється від показників інтактної групи. Активність каталази на даному етапі досліджень також є найбільш високою у субклітинних структурах кори головного мозку і низька у стовбуровій частині. Глутатіонредуктазна активність посилюється у мітохондріях усіх відділів головного мозку, а у цитоплазмі відповідає рівню контролю. Активність глутатіонпероксидази до Н2О2 посилюється у значній мірі і найбільш суттєві зміни відзначаються у мітохондріях кори.

Глутатіонтрансферазна і глутатіонпероксидазна активність до гідроперекису третбутила практично не відрізняється від рівня показників інтактних тварин, але проявляють досить незначну тенденцію до посилення. Вміст відновленого глутатіону дещо підвищений, кількість усіх форм сульфгідрильних груп, а також NADP і NADPH знаходиться на рівні фізіологічних показників. На відміну від структур головного мозку в еритроцитах крові спостерігаються дещо інші зміни. Активність СОД, глутатіонредуктази, глутатіонпероксидази до Н2О2 значно підвищена, а глутатіонпероксидазна активність до гідроперекису третбутилу знаходиться на рівні контрольних показників, а каталазна пригнічена відносно останніх, що очевидно зв’язано зі значним вмістом О*2 та Н2О2 (Хмелевський Ю.В., Барабой В.А., 1995). Під кінець першої години після термічного ураження явища зміни активності ферментів зростають. Особливо інтенсивно посилюється активність СОД у цитоплазмі клітин усіх досліджених структур головного мозку. На цей час в еритроцитах периферійної крові спостерігається досить суттєве пригнічення активності каталази. Через три години після нанесення термічного опіку спостерігається пригнічення глутатіонредуктазної активності у мітохондріях та цитоплазмі клітин усіх досліджених структур головного мозку і активація глутатіонредуктази до гідроперекису третбутилу. Останнє, очевидно, є свідченням того, що у тканинах мозку на цей час збільшується вміст перекисів органічного характеру (Гончаренко О.М.,1992). У цей період спостерігається посилення також і глутатіонтрансферазної активності, знижується вміст відновленого глутатіону. Найбільш яскраво зазначені зміни відзначаються у мітохондріях кори головного мозку. Під кінець першої доби явища розбалансування функціонування ферментативної АОС наростають. Майже на 50% (Р<0,05) зменшується кількість вітаміну Е. Різко знижується вміст NADPH, небілкових сульфгідрильних груп, цАМФ і збільшується цГМФ. На даному етапі досліджень відзначається дуже висока активність глутатіонтрансферази та глутатіонпероксидази до гідроперекису третбутилу. Дуже сильно ці процеси проявляються у мітохондріях клітин кори головного мозку та еритроцитах крові.

Опік ІІІ-Б ступеню, площею 30% поверхні тіла щурів, викликає більш глибокі порушення активності ферментів антиоксидантної системи усіх структур головного мозку та еритроцитів периферійної крові. Усі виявлені зрушення функціонального стану АОС відбуваються у більш ранній період і характеризуються коротким компенсаторним часом. Через 30 хвилин після опіку активність СОД, глутатіонпероксидази до гідроперекису третбутила, глутатіонтрансферази, глутатіонпероксидази до Н2О2, глутатіонредуктази значно вища порівняно з відповідними показниками за умов опіку, площею 15%. Вміст відновленого глутатіону в усіх структурах головного мозку знаходиться у межах контрольних показників, що є значно нижчим ніж у відповідній групі тварин з опіком 15% поверхні тіла. Значно зменшується на даному етапі вміст вітаміна Е, сульфгідрильних груп. Під кінець першої години після термічного ураження активність перерахованих ферментів посилюється. Через три години після ураження спостерігається тенденція до зниження активності ферментів та вмісту субстратів порівняно з попередніми показниками, але вони є вищими за рівень контроля. Кількість відновленого глутатіону, NADP та вмісту вітаміну Е є нижчими за показники контролю та у тварин з площею опіку 15%. У цей період встановлені також і більш глибокі порушення взаємовідносин між цАМФ та цГМФ. Вміст цАМФ вірогідно знижується, а цГМФ збільшується, зменшується і кількість усіх сульфгідрильних груп. Усі перераховані вище зрушення показують на глибокі деструктивні зміни, що відбуваються в ураженому організмі. Очевидним є і той факт, що таке надмірне посилення процесів ПОЛ є вірогідно однією із причин модифікаційних зрушень у системі циклічних нуклеотидів. У свою чергу така перебудова у системі циклічних нуклеотидів, як це відомо (Давлетов Е.Г., Карелін А.А., Камілов Ф.Х., 1991) є однією з причин порушення перебігу багатьох метаболічних процесів на даному етапі опікової хвороби. Під кінець першої доби після термічного ураження явища порушень функціонування ферментативної антиоксидантної системи продовжують зростати. Посилюється функціональна невідповідність між окремим ланками у ланцюгу антиоксидантного захисту, порушуються взаємовідносини між вмістом метаболітів цієї системи та активністю її ферментів. В усіх органах знижується вміст вітаміну Е, окислених і відновлених форм NADP, відзначається дефіцит відновленого глутатіону, сульфгідрильних груп. Не дивлячись на тенденцію до нового посилення і відносно високу активність ферментів АОС, спостерігається збільшення вмісту продуктів ПОЛ. Вміст цАМФ продовжує зменшуватися, що ще раз доводить про посилення дестабілізації метаболізму. Підвищення активності глутатіонтрансферази показує на збільшення вмісту токсичних продуктів органічного походження, а посилення каталазної реакції в еритроцитах і гальмування активності СОД є свідченням зростання кількості перекису водню, який інгібує останню (Журавлев А.І., 1993). Звертає на себе увагу ще один дуже цікавий факт, інтенсивність ПОЛ на усіх етапах досліджень і в усіх досліджених структурах значно вища у мітохондріях ніж у цитоплазмі. Але активність ферментів антиоксидантної дії та їх вміст значно вищий у цитоплазмі інтактних тварин (Калмикова В. І., 1994). Ці факти факти дозволяють зробити припущення, що внаслідок гіперактивації ПОЛ у першу чергу страждають мітохондрії як мембранні структури. Можливо, що різка активація процесів ПОЛ у перші хвилини після нанесення термічної травми обумовлена больовою стресовою ситуацією, яка викликає порушення паралелізму між інтенсивністю ПОЛ і антирадикальним захистом. Такі зміни сприяють швидкому вичерпанню ендогенного пула антиоксидантів, про що свідчить зменшення вмісту вітаміну Е і низькомолекулярних тіолових сполук у нервовій тканині. Лавиноподібно посилюючись, швидкість ПОЛ у досліджених структурах, очевидно, викликає модифікацію циклічних нуклеотидів. Співвстановлюючи результати наших досліджень з існуючими літературними даними (Васильєв А.І., Кучеренко М.Я., 1992; Кудряшов Ю.Б., 1990) можна вважати одним із механізмів таких змін інгібування значними кількостями кисеньактивних сполук аденілатциклазної системи. Враховуючи той факт, що значна кількість фундаментальних метаболічних процесів (Соболєв А.С., 1993) підлягає контролю або модуляції циклічним АМФ, то звідціля стає зрозумілим механізм порушення активності багатьох ферментів гліколіза, глюконеогенеза, циклу Кребса, встановлених багатьма авторами при опіковій хворобі (Ісмаїлова Л.І., 1990; Ісаєв І.М., 1990; Рябінін В.Є., 1990; Чернишенко Т.І., 2000; Антонюк С.А., 2000), а також реплікації ДНК і клітинного поділу, синтезу білка на рівні транскрипції і трансляції, зниження імунних реакцій (Назаров І.П., Попов О.О., 1994), порушення транспорту іонів і екскреції лізосомальних ферментів (Кулич О.Н., Романовський І.В., 1994). Зазначені факти свідчать про важливу роль циклічних нуклеотидів у процесі розвитку метаболічних зрушень у ЦНС при термічних ураженнях.

Заслуговують на увагу і особливості змін вмісту сульфгідрильних груп у ЦНС на ранніх етапах розвитку опікової хвороби. Вище вже зазначалось, що термічна травма викликає зниження їх рівня. Можливим механізмом цього явища, очевидно, можна вважати те, що продукти ПОЛ при накопиченні у великих кількостях взаємодіють з сульфгідрильними групами білків, а також низькомолекулярними тіолами, окислюючи їх. Наші припущення співпадають з існуючими даними (Соколов В.В., 1995) про те, що ця взаємодія відбувається шляхом утворення комплекса білок - окислений ліпід через взаємодію з сульфгідрильними групами. Суттєву роль у підтримці буферної ємкості антиоксидантної системи поряд з тіолами та ендогенними антиоксидантами відіграють і взаємовідносини між NADP і NADPH. На протязі експерименту спостерігається зниження пула NADP, зміни NADPH мають фазний характер.

Отже, опікова травма супроводжується потужною інтенсифікацією ПОЛ як у різних структурах головного мозку, так і в еритроцитах крові щурів, розбалансуванням і порушенням процесів функціонування усіх ланок ферментативної антиоксидантної сис-теми, зниженням рівня ендогенних антиоксидантів, сульфгідрильних груп, співвідношення NADP і NADPH, а також метаболізма циклічних нуклеотидів. Ступінь та глибина спостерігаємих змін визначається площею опікової рани, залежить від структури головного мозку, субклітинних структур і терміну, що пройшов після нанесення опікової травми. Найбільш виразні зрушення усіх досліджених процесів встановлені в еритроцитах крові та мітохондріях кори головного мозку.

Вищенаведене дозволяє зробити узагальнення про те, що термічне ураження призводить у перші години до посилення метаболічних процесів, результатом побічної дії яких є збільшення кількості первинних вільних радикалів. Останні ініціюють утворення перекисних сполук, які у силу своєї високої електрофільності здібні викликати окислювальну модифікацію різних біосубстратів, пошкоджуючи мембранних структур клітини. У відповідь на такий вплив на перших етапах відбувається неадекватне напруження усіх ланок і компонентів антиоксидантної системи з наступним вичерпанням ланцюга антирадикального захисту, що супроводжується дефіцитом водорозчинних та жиророзчинних антиоксидантів, зсуненням у бік окислених форм піридинових нуклеотидів і тіолів, зниження буферної ємкостіі і потужності антиоксидантної системи з поступовою інактивацією антиоксидантних ферментів, неспроможністью антиоксидантного статуса організму і, як наслідок, багаторазове вторинне посилення реакцій ПОЛ з модифікаційними змінами білків, нуклеїнових кислот та інших сполук.

ВИСНОВКИ.--

У дисертації наведено теоретичне узагальнення та порівняльний аналіз результатів дослідження прооксидантно-антиоксидантних процесів у структурах головного мозку та еритроцитах крові за умов термічних уражень різного ступеня важкості. На підставі проведених досліджень розкриті нові раніше невідомі механізми порушень прооксидантно-антиоксидантних процесів при опікових ураженнях та їх роль у патогенезі цієї патології.

1.

2. На підставі розрахунків потужності та буферної ємності АОС встановлено, що у фізіологічних умовах у корі головного мозку найбільш потужним є глутатіонпероксидазний шлях утилізації кисеньактивних сполук неорганічного походження на тлі відносно високої активності СОД. Стовбурова частина головного мозку також характеризується переважанням глутатіонпероксидазного шляху утилізації Н2О2, але при значно вищій потужності інших компонентів АОС. Мозочок має найпотужнішу та збалансовану за всіми напрямками антиоксидантну систему.

3. Термічний опік ІІІ-Б ступеню викликає неоднозначні зміни вмісту початкових і проміжних продуктів ПОЛ у мітохондріях та цитоплазмі клітин досліджених структур. Значне збільшення вмісту МДА на протязі першої години супроводжується зниженням кількості ДК, а починаючи з третьої години їх вміст різко зростає, досягаючи максимальних значень на 24 годину. Виразність та глибина встановлених зрушень залежить від структур мозку, субклітинних компартментів, площі термічного опіку та терміну, що пройшов після ураження.

4. Опікова травма супроводжується змінами активності ферментів антиоксидантної системи, які носять фазний характер. На протязі першої години після ураження активність СОД, глутатіонредуктази та глутатіонпероксидази щодо Н2О2 підвищується. У подальшому зниження їх активності супроводжується підвищенням активності глутатіонтрансферази, глутатіонпероксидази щодо гідроперекису третбутилу та каталази. Ступінь спостерігаємих зрушень є найбільшими у еритроцитах крові та мітохондріях кори головного мозку і залежить від площі опіку.

5. Надмірне накопичення продуктів ПОЛ у структурах мозку та еритроцитах супроводжується зниженням вмісту вітаміну Е, NADPH, відновленого глутатіону, сульфгідрильних груп, цАМФ та збільшення цГМФ. Такі зрушення є свідченням вичерпання ендогенного пула антиоксидантів та зниження буферної ємності неферментативної ланки антиоксидантної системи.

6. Термічне ураження ІІІ-Б ступеню супроводжується закономірною динамікою показників ПОЛ та сумарної функціонального стану АОС, яка відповідає фазам загального синдрому адаптації, може відповідати стадії тривоги. Первинна активація ПОЛ, яка швидко (на протязі 30 хвилин) змінюється реактивною мобілізацією АО-резервів і відносною стабілізацією ПОЛ-АОС відповідає стадії резистентності і зсунення рівноваги ПОЛ – АОС вліво з вичерпанням буферної ємності та потужності антиоксидантних механізмів відповідає стадії виснаження. Тривалість кожного етапу досліджень залежить від площі опіку та структури від компартментів їх тканин. Означене свідчить про важливу роль рівноваги у системі ПОЛ – АОС у гомеостазі і характеризує вичерпання резервів АОС, як причину розвитку системних уражень при опіках.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ославська Т.М. Особливості перебігу процесів ПОЛ у різних структурах головного мозку при опікових ушкодженнях // Укр. мед. альманах. – Луганськ, 1998. - № 3. - С. 44-46.

2. Вміст сульфгідрильних груп та відновленого глутатіону в різних структурах головного мозку при опікових ураженнях / Т.М. Ославська, О.Г. Попов, В.К. Напханюк, Д.О. Попов // Одес. мед. журнал. – 1998. - № 5(49). – С. 24-27.

3. Ославська Т.М. Стан редокс-систем головного мозку та їх корекція за умов опікової травми // Одес. мед. журнал. – 1998. - № 6(50). – С. 25-27.

4. Вплив термічного опіку різної площі тіла на вміст піридинових нуклеотидів в різних відділах головного мозку / Т.М. Ославська, О.Г. Попов, Д.О. Попов, В.К. Напханюк. // Вісн. Білоцерків. аграрного ун-ту. – 1998. – Вип. 6. – Ч. 2. – С. 186-189.

5. Ославська Т.М., Попов О.Г., Напханюк В.К. Стан неспецифічної адаптивної системи організму та її роль у розвитку опікової хвороби // Вісн. мор. медицини. – 2001. - № 2. – С. 403-407.

6. Ославская Т.М. Влияние ожоговой травмы на активность ферментов и содержание метаболитов антиоксидантной системы в органах и тканях крыс // Актуальные проблемы патологии. – Одесса, 1997. – Т. 2. – С. 138-143.

7. Ославская Т.М. Содержание циклических нуклеотидов в различных отделах головного мозга крыс после термических ожогов // Наукові записки. За матеріалами виїзної сесії Української академії наук національного прогресу, присв’яченої 40-річчю Тернопільськлї медичної академії ім.. І.Я. Горбачевського. – Київ, 1997. – Вип. 1. – Ч. II. – С. 366-367.

8. Ославська Т.М, Попов Д.О. Особливості патохімії структур головного мозку після опікової травми в експерименті // Матеріали науково-практичної і навчальної конференції кафедр загальної хірургії медвузів України ІІІ-ІV рівнів акредитації. – Одеса, 1998. – С. 64-65.

9. Ославская Т.М., Попов Д.А.Состояние редокс-систем головного мозга после ожоговой травмы // Сучасні досягнення валеології та спортивної медицини. VI Між нар. наук.-практ. конф. – Одеса, 1999. – С. 271-272.

10. Ославська Т.М. Залежність вмісту піридинових нуклеотидів в різних відділах головного мозку від площі опіку // 68 підсумкова наукова конференція студентів і молодих вчених: Тез. доп. – Одеса, 1999. – С. 139-139.

11. Ославская Т.М. Особенности взаимоотношений в системе ПОЛ-АОС различных отделов головного мозга при термическом ожоге // Сучасні досягнення валеології та спортивної медицини. VI Міжнар. наук.-практ. конф. – Одеса, 2000. – С. 243-243.

12. Ославська Т.М. Вміст дієнових кон’югатів та малонового диальдегіду в цитоплазмі різних відділів головного мозку щурів після термічного опіку площею 15 та 30% поверхні тіла // Ювілейна підсумкова наукова конференція студентів і молодих вчених, присвячена 100-річчю Одеського державного медичного університету: Тез. доп. – Одеса, 2000. – С. 120-120.

13. Ославська Т.М., Попов О.Г. Роль кисеньзалежних процесів головного мозку у механізмах розвитку опікового шоку // Сучасні досягнення валеології та спортивної медицини. VI Між нар. наук.-практ. конф. – Одеса, 2001. – С. 186-187.

14. Ославська Т.М. Вміст деяких субстратів ПОЛ у різних відділах головного мозку щурів / Ювілейна 70-та Наукова конференція студентів і молодих вчених, присвячена 10-річчю Незалежності України: Тез. доп. – Одеса, 2001. – С. 111-111.

Анотації

Ославська Т.М. Стан прооксидантно-антиоксидантних процесів головного мозку і еритроцитів та їх значення у патогенезі опікової травми. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.04 – патологічна фізіологія – Одеський державний медичний університет, МОЗ України, Одеса, 2002.

Дисертація присвячена вивченню змін прооксидантно-антиоксидантних механізмів, які відбуваються у цитоплазмі і мітохондріях клітин різних структур головного мозку та в еритрацитах крові щурів після термічного опіку ІІІ-Б ступеню, площею 15 та 30% поверхні тіла.

В результаті проведених експериментальних досліджень встановлено, що опікова травма супроводжується потужною інтенсифікацією ПОЛ як у субклітинних компартментах клітин різних відділів головного мозку, так і в еритроцитах периферійної крові. При цьому спостерігається розбалансування і порушення функціонування усіх ланок ферментативної антиоксидантної системи, зниження вмісту ендогенних антиоксидантів, сульфгідрильних груп, співвідношення NADP і NADPH, а також метаболізму циклічних нуклеотидів. Найбільш виразні зрушення усіх досліджених процесів встановлені в еритроцитах периферійної крові та мітохондріях клітин кори головного мозку. Ступінь та глибина спостерігаємих зрушень визначається площею термічного опіку і знаходиться у залежності від субклітинних структур клітин відділів головного мозку та терміну, що пройшов після нанесення ураження. Встановлено, що частотнозалежні зміни інтенсивності ПОЛ та функціонального стану АОС є одним із механізмів розвитку опікового шоку. Первинна активація ПОЛ, безпосередньо після ураження та надмірне посилення активності усіх ланок АОС відповідає початковому періоду, а вторинна активація процесів ПОЛ і паралельне зниження функціональної спроможності усіх ланок АОС співпадає з подальшим розвитком опікового шоку.

Ключові слова: антиоксиданти, головний мозок, перекисне окислення ліпідів, еритроцити, термічний опік.

Ославская Т.М. Состояние прооксидантно-антиоксидантных процессов головного мозга и эритроцитов и их значение в патогенезе ожоговой травмы.- Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.04 – патологическая физиология – Одесский государственный медицинский университет, МЗ Украины, Одесса, 2002.

Диссертация посвящена изучению изменений прооксидантно-антиоксидантных механизмов, которые происходят в цитоплазме и митохондриях клеток различных структур головного мозга и в эритроцитах крови крыс после термического ожога ІІІ-Б степени, площадью 15% и 30% поверхности тела.

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что термический ожог ІІІ-Б степени, площадью 15% и 30% поверхности тела вызывает усиление процессов ПОЛ во всех структурах головного мозга и эритроцитах крови, начиная с первых минут после поражения, достигая максимальных значений к концу первых суток. Установлено, что в митохондриях исследованных структур головного мозга интенсивность процессов ПОЛ гораздо выше, чем в цитоплазме. Наиболее значительным изменениям после термического поражения подвержены процессы ПОЛ в эритроцитах и коре головного мозга.