ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. М. Горького

ЗЯБЛІЦЕВ СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ

УДК 616.831-001-036.11:612.825.4]-092

ПАТОГЕНЕЗ ПОРУШЕНЬ ФУНКЦІОНУВАННЯ

НЕЙРОГУМОРАЛЬНИХ РЕГУЛЯТОРНИХ СИСТЕМ У

ГОСТРОМУ ПЕРІОДІ ТРАВМАТИЧНОЇ ХВОРОБИ

ПРИ ЧЕРЕПНО-МОЗКОВІЙ ТРАВМІ

14.03.04 – патологічна фізіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора медичних наук

Донецьк – 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Донецькому державному медичному університеті ім. М. Горького МОЗ України.

Науковий консультант: доктор медичних наук, член-кореспондент АМН України, професор

Єльський Віктор Миколайович, Донецький державний медичний

університет ім. М. Горького, завідувач кафедри патологічної фізіології

Офіційні опоненти:

-

-

-

Провідна установа: Одеський державний медичний університет МОЗ України, кафедра загальної та клінічної патологічної фізіології ім. В.В. Подвисоцького (м. Одеса)

Захист відбудеться 25 березня 2005 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д .600.02 в Донецькому державному медичному університеті ім. М. Горького (83003, м. Донецьк, пр. Ілліча, 16).

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донецького державного медичного університету ім. М. Горького (83003, м. Донецьк, пр. Ілліча, 16).

Автореферат розісланий 22 лютого 2005 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради,

доктор медичних наук, професор Ігнатенко Г.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Травма, яка є основною причиною травматичної хвороби (ТХ), становить одну з найскладніших проблем сучасності, що має не тільки медичний, але і виражений соціальний характер (Багненко С.Ф., 2004; Ельский В.Н. и соавт., 2004). Це зумовлено враженням переважно осіб віком від 20 до 49 років, тобто найбільш працездатної частини населення (Педаченко Е.Г. и савт., 2002). Травма посідає третє місце за частотою серед причин смертності в усьому світі і перше місце – серед осіб молодого віку. У загальній структурі сучасного травматизму особливо часто ушкоджуються кінцівки (85-90череп і хребет (50-72(Потапов А.А. и соавт., 2003).

Однією з головних особливостей у сучасних умовах є переважання локалізації травми у ділянці голови; черепно-мозкова травма (ЧМТ) суттєво ускладнює перебіг травматичного шоку, підвищує летальність (Кондаков Е.Н., Кривецкий В.В., 2002; Grindel2003). Щорічно у світі від ЧМТ гинуть 1,5 млн. осіб, а 2,4 млн. стають інвалідами; частота ЧМТ у середньому складає 3-4 випадки на 1000 населення (Лихтерман Л.Б., 2003).

Ушкодження головного мозку є однією з головних причин смертності й інвалідизації населення України, а серед осіб працездатного віку вони посідають перше місце в структурі летальності, що в Україні в 2-3 рази перевищує аналогічні показники економічно розвинутих країн (Возіанов О.Ф., 1999). Велика питома вага ЧМТ, висока летальність та інвалідизація, фактичне зростання кількості нейротравми, зміна соціального складу потерпілих і невтішні дані довгострокових прогнозів виводять цю проблему в Україні в розряд пріоритетних (Педаченко Е.Г. и соавт., 2001; 2002).

У великому промисловому регіоні України – Донбасі травма набула рис епідемії (Ельский В.Н. и соавт., 2004). Встановлено виражений характер збільшення частоти цього виду патології, що значно відрізняється від показників інших регіонів України і закордонних країн (Педаченко Е.Г. и соавт., 2002). Так, за 5 років (1996-2000 рр.) зросла частота травми головного мозку і черепа в 1,4 рази, причому частіше травму одержували особи чоловічої статі (у середньому в 2,3 рази).

Останнім часом, після постання концепції ТХ, не викликає сумніву той факт, що при ЧМТ, як і при інших видах ушкодження, формується ТХ, під якою треба розуміти патологічний процес, який спричинений ушкоджувальним впливом механічної енергії на головний мозок і характеризується – при розмаїтості клінічних форм – єдністю етіології, пато- і саногенетичних механізмів розвитку і виходу (Лихтерман Л.Б, 2003).

Основні причинно-наслідкові зв’язки, які визначають подальший розвиток хвороби, її тяжкість і вихід закладаються в гострому (критичному) періоді, що охоплює перші дві доби після травми (Ельский В.Н. и соавт, 2002; 2004). У цей період ЧМТ викликає в організмі комплекс системних захисних і компенсаторно-пристосувальних механізмів. До їх числа, у першу чергу, треба віднести нейрогуморальні системи, вищим регулятором яких є гіпоталамо-гіпофізарна система (Резников А.Г. и соавт., 2004; Ткачук С.С., 2003).

Ушкодження гіпоталамо-стовбурових структур спричиняє порушення функцій ретикулярної формації, гіпоталамуса, гіпофіза з виникненням розладів вегетативної, обмінної і нейро-ендокринної регуляції, що зумовлює порушення діяльності багатьох органів і фізіологічних систем, зрушення внутрішнього середовища організму (Колесник Ю.М. и соавт., 2002; Черний В.И. и соавт., 2003; ArundineTymianski2004). Гуморальні зрушення, впливаючи на периферійні і центральні елементи вегетативної нервової системи, на утворення ретикулярної формації стовбура мозку і гіпоталамуса, у свою чергу відіграють роль факторів, які підтримують первинні деструктивні порушення і викликають вторинні розлади нервової діяльності на клітинному і субклітинному рівнях (Промыслов М.Ш., 1997; Захаров И.В., 2001; Ельский В.Н. и соавт., 2004). Виникає замкнене патологічне коло, у якому дефіцит макроергів викликає патологічний каскад нейрохімічних реакцій, що включає інтенсифікацію перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) і внутрішньоклітинне нагромадження кальцію, які стають головними патогенетичними факторами некробіозу й апоптозу нейронів (Сутковой Д.А. и соавт., 1999; Гуманенко Е.К. и соавт., 2000; Долгих В.Т., 2002; Armstead W.M., 2003). Необхідним постає розмежування реакцій нейрогуморальних систем на біологічно доцільні – адаптивні і на власне патологічні.

У зв'язку з цим на сучасному етапі концепція ТХ вимагає переосмислення і доповнення в плані співвіднесення отриманих фундаментальних знань із механізмами, що визначають тяжкість перебігу і виходу при ЧМТ.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в рамках конкурсних НДР МОЗ України, в яких здобувач був відповідальним виконавцем: “Корекція нейрохімічних порушень центральних регуляторних механізмів при шоку” (№ держреєстрації 193V034220); “Розробити, випробувати і впровадити нові способи індивідуалізованого лікування травматичної хвороби і критичних станів на основі корекції порушень центральних і периферичних відділів нейроендокринної системи” (№ держреєстрації 0196V021510); “Розробити і впровадити оригінальну методику прогнозування, діагностики і корекції порушень тиреоїдної регуляції при черепно-мозковій травмі” (№ держреєстрації 0197V002095).

Мета дослідження. Вивчити патогенез порушень функціонування нейрогуморальних регуляторних систем у гострому періоді ТХ при ЧМТ для розробки на цій основі нових напрямків патогенетично обґрунтованої їх корекції.

Для виконання поставленої мети було сформульовано такі завдання дослідження:

1) розробити експериментальну модель для вивчення стану нейрогуморальних систем і критерії оцінки тяжкості перебігу і виходу в гострому періоді ТХ при ЧМТ;

2) вивчити комплексно в динаміці гострого періоду ТХ стан основних нейрогормональних систем (гіпоталамо-нейрогіпофізарної, ренін-ангіотензин-альдостеронової, гіпоталамо-кортикоадреналової, гіпофізарно-тиреоїдної, гіпофізарно-гонадної, гормональної регуляції кальцієвого гомеостазу) та виявити діагностичні показники несприятливого перебігу ТХ;

3) вивчити стан процесів ліпопероксидації та антиоксидантної системи, активність лізосомальних і цитозольних ферментів, маркери ендогенної інтоксикації при різному перебігу гострого періоду ТХ на системному (у крові) і тканинному (головний мозок) рівнях, а також системи цитокінів й оксиду азоту;

4) вивчити комплексно на системному й органному рівнях стан системи циклічних нуклеотидів;

5) вивчити комплексно на системному й органному рівнях стан системи простагландинів;

6) установити роль систем нейрогормональної регуляції в гострому періоді ТХ на основі експериментальної оцінки ефектів уведення тиреоїдних гормонів і опіоїдних пептидів (морфіну) на перебіг і вихід гострого періоду ТХ;

7) установити патогенетичну роль виявлених порушень функціонування нейрохімічних систем мозку у формуванні розладів нейрогуморальної регуляції і шляхом узагальнення отриманого матеріалу визначити роль порушень нейрогуморальних систем у патогенезі гострого періоду ТХ при ЧМТ на основі математичного моделювання.

Об'єкт дослідження. 765 білих безпородних щурів-самців із ЧМТ, 155 контрольних тварин і 20 інтактних тварин.

Предмет дослідження. Летальність, характер і ступінь неврологічного дефіциту в гострому періоді ТХ (через 3, 24 і 48 годин після травми); морфологічні прояви в головному мозку при ЧМТ (стан судинного русла, нейронів і глії), а також стан процесу нейросекреції (відсотковий розподіл нейронів різних типів у супраоптичному ядрі гіпоталамуса, питома частка нейросекрету в нейрогіпофізі); вміст гормонів, кальцію і фосфору, цитокінів, метаболітів оксиду азоту, циклічних нуклеотидів, простагландинів у крові й у структурах головного мозку.

Методи дослідження – морфологічні (світлова й електронна мікроскопія) і морфометричні (відсотковий розподіл нейронів різних типів у супраоптичному ядрі гіпоталамуса, питома частка нейросекрету в нейрогіпофізі); біохімічні (визначення метаболітів оксиду азоту, стану про- і антиоксидантних систем; активності лізосомальних і цитозольних ферментів у крові й у тканинах головного мозку); радіоімунологічні й імуноферментні (визначення вмісту гормонів, цитокінів, циклічних нуклеотидів і простагландинів у крові й у тканинах головного мозку); клінічні (підрахунок летальності й оцінка ступеня неврологічного дефіциту); математичні (варіаційний, регресійний і кореляційний аналіз, математичне моделювання з використанням методу нейронних мереж).

Наукова новизна отриманих результатів. Одержала подальший розвиток концепція нейрогормональних порушень при ЧМТ. Показано, що адаптивною (захисною) реакцією гіпоталамо-нейрогіпофізарної (ГНГС), ренін-ангіотензин-альдостеронової систем (РААС), центральної і периферійної ланок гіпофізарно-кортикоадреналової системи (ГКАС) було посилення їхньої функціональної активності, яка при гіперактивації переходила у реакцію ушкодження і зумовлювала наростання неврологічного дефіциту і збільшення летальності. Іншою загальною закономірністю було пригнічення функціональної активності центральної ланки гіпофізарно-тиреоїдної (ГТС), гіпофізарно-гонадної систем (ГГС), зниження гіпофізарної секреції соматотропного гормону, ступінь яких чітко відповідала тяжкості перебігу гострого періоду ТХ. Уперше методом нейромережного моделювання були виявлені основні ланки патогенезу порушень нейрогормональної регуляції, якими виявилися ушкодження гормональної регуляції кальцієвого гомеостазу (гіпокальціемія і гіперфосфоремія), надлишкова секреція вазопресину й адренокортикотропного гормону, а також посттравматичний гіпотиреоз, який мав як центральний, так і периферійний характер. Уперше встановлено, що незалежно від тяжкості перебігу ТХ вже в гострому періоді формувався синдром посттравматичної ендогенної інтоксикації. У його основі лежав запуск процесів ліпопероксидації, виснаження резервів антиоксидантних систем (АОС) і нагромадження продуктів ПОЛ. Це спричиняло гіперферментемію і нагромадження токсичних речовин у крові (токсемія) і тканинах головного мозку. Синдром виявлявся раніше і виражався у більшому ступені при несприятливому перебігу ТХ. Для його розвитку характерний каскад патологічних реакцій із поступовим залученням систем гомеостазу і збільшенням тяжкості перебігу ТХ. Уперше з’ясовано, що співвідношення систем циклічних нуклеотидів у гіпоталамо-гіпофізарній системі визначало тип реакції нейрогормональних систем, а отже, і перебіг ТХ. Циклічна зміна нейрохімічного балансу гіпоталамуса, що приводила до фазної зміни активності систем нейрогуморальної регуляції, характерна для сприятливого перебігу гострого періоду ТХ і була механізмом виходу з критичного стану. У цьому виявлялася пластичність нервової системи, що зумовлювала її високу здатність до пристосовування в мінливих зовнішніх умовах. Для несприятливого перебігу гострого періоду ТХ властиве різко виражене превалювання однієї системи (цГМФ-залежної), що визначало гіперактивацію нейрогормональних систем із катаболічним ефектом і пригнічування активності систем, які стимулюють анаболізм і репарацію. Уперше виявлено ряд загальних закономірностей реакції простагландинів у гіпоталамо-гіпофізарній системі при ЧМТ. Для сприятливого перебігу гострого періоду ТХ характерні: менша амплітуда коливань тканинного вмісту простагландинів; синхронні й односпрямовані зсуви протилежно діючих простагландинів; циклічність зміни відношень простациклін/тромбоксан і простагландин Е2/простагландин F2?; наступність у дії захисних простагландинів (простациклін і простагландин Е2). Уперше показано, що баланс простагландинів у гіпоталамо-гіпофізарній системі мав патогенетичне значення для формування компенсаторно-пристосувальних реакцій системи нейрогормональної регуляції – при несприятливому перебігу гострого періоду ТХ баланс різко зміщувався вбік ушкоджувальних простагландинів (тромбоксан і простагландин F2), що зумовлювало виявлені розлади нейрогормональної регуляції. Системна відмінність показників при сприятливому і при несприятливому перебігах ТХ доводила різну природу компенсаторно-пристосувальних механізмів, що виявлялися у різних нейрохімічних зрушеннях і мали різні наслідки в плані визначення перебігу і виходу ТХ. Це дозволило вперше експериментально обґрунтувати теоретичну концепцію індивідуальної реактивності організму в умовах ТХ.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблено оригінальну експериментальну модель для відтворення порушень нейрогуморальної регуляції в гострому періоді ТХ при ЧМТ. Описано морфологічні і кваліметричні (за ступенем неврологічного дефіциту) критерії її відтворення. Модель відповідала основним вимогам щодо стандартизації експериментальної моделі ЧМТ і може бути використана в патофізіологічних, фармакологічних і токсикологічних дослідженнях. Розроблено основні напрямки (мішені) корекції нейрогуморальних порушень при ЧМТ: гіперактивація РААС і гіпокальціемія (зумовлюють всі неврологічні порушення, а особливо – порушення дихання); гіперактивація ГКАС (порушення рівня свідомості, м’язового тонусу і поведінки); посттравматичний гіпотиреоз (порушення м’язового тонусу, руху і поведінки); гіперактивація ГНГС (порушення руху і поведінки); посттравматичний гіпогонадизм (зниження м’язового тонусу). Розроблено ряд діагностичних критеріїв тяжкості перебігу ТХ, які ґрунтуються на кількісному і динамічному визначенні вмісту гормонів у крові. Уперше побудовані математичні моделі залежності тяжкості перебігу гострого періоду ТХ від показників нейрогормональних систем і нейрохімічного балансу гіпоталамуса і гіпофіза, що мають високий ступінь точності.

Результати дослідження впроваджені в науковий і навчальний процеси в ЦНДЛ, на кафедрах патологічної фізіології, травматології й ортопедії, реаніматології, Інституті травматології й ортопедії Донецького державного медичного університету ім. М. Горького; в Інституті невідкладної і відновлювальної хірургії ім. В.К. Гусака АМН України (м. Донецьк); на кафедрах патологічної фізіології Київського Національного, Одеського, Луганського, Запорізького державних медичних університетів, Буковинської медичної академії; в Інституті фізіології ім. О.О. Богомольця АМН України (м. Київ), Інституті ендокринології та обміну речовин АМН України (м. Київ).

Особистий внесок здобувача. Постановка цілей і завдань дослідження, обговорення отриманих результатів, висновки, експериментальна частина роботи, морфологічні, морфометричні, імуноферментні, радіоімунологічні дослідження і написання розділів дисертації здійснені здобувачем самостійно. Здобувач самостійно зробив впровадження результатів дослідження. Дисертантом не були використані результати та ідеї співавторів публікацій.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації оприлюднено й обговорено на I Російському конгресі з патофізіології (Москва, 1996 р.); Міжнародному симпозіумі, присвяченому 60-річчю НДІ загальної реаніматології РАМН (Москва, 1996 р.); Всеросійській конференції “Гіпоксія: механізми, адаптація, корекція” (Москва, 1997 р.); V Всеросійській конференції “Нейроендокринологія – 2000”, присвяченій 75-річчю А.Л. Полєнова (Санкт-Петербург, 2000 р.); II конференції Українського товариства нейронаук, присвяченій 70-річчю кафедри фізіології Донецького державного медичного університету ім. М. Горького (Донецьк, 2001 р.); VI з'їзді ендокринологів України (Київ, 2001 р.); Українській конференції з міжнародною участю “Сучасні аспекти патологічної анатомії та патофізіології центральної нервової системи” (Запоріжжя, 2002 р.); IV міжнародному конгресі з патофізіології (Будапешт, 2002 р.); III Всеросійській конференції "Гіпоксія: механізми, адаптація, корекція” (Москва, 2002 р.); II науковій конференції з міжнародною участю “Ендокринна регуляція фізіологічних функцій в нормі та патології” (Новосибірськ, 2002 р.); Всеукраїнській конференції з міжнародною участю „Теоретичні та клінічні аспекти травматичної хвороби” (Донецьк, 2003 р.); Науково-практичній конференції з міжнародною участю “Фізіологія регуляторних систем” (Чернівці, 2003 р.); Всеросійській конференції з міжнародною участю “Нейроендокринологія-2003” (Санкт-Петербург, 2003 р.); Науково-практичній конференції „Сумісна шокогенна травма в аспекті концепції травматичної хвороби” (Санкт-Петербург, 2003 р.); Міжнародній науково-практичній конференції “Політравма” (Донецьк, 2003 р.); Науковій конференції “Реаніматологія. Її значення в сучасній медицині” (Москва, 2004 р.); IV Національному конгресі патофізіологів України з міжнародною участю (Чернівці, 2004 р.); III Російському конгресі з патофізіології з міжнародною участю, присвяченому 60-річчю РАМН (Москва, 2004 р.).

Публікації. За результатами дисертації опубліковано 59 робіт, із них 28 статей у спеціалізованих наукових журналах, 12 статей у зарубіжних журналах і збірниках, 2 патенти, інші – в матеріалах і тезах конференцій.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, 6 розділів, аналізу та узагальнення отриманих результатів, висновків, списку використаних джерел. Роботу викладено на 422 сторінках, з них 89 рисунків на 88 сторінках, 76 таблиць на 77 сторінках. Список літератури вміщує 372 найменування вітчизняних і зарубіжних джерел на 38 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження. Пропоноване дослідження проведено на білих безпородних щурах-самцях віком 6 місяців і вагою (190-210) г, які утримувалися на стандартному раціоні при вільному доступі до їжі й питва. У день експериментів у ранкові години у спеціально відведеному приміщенні при температурі 18-22 оС, відносній вологості (40-60і освітленості 250 люкс тварин із дотриманням загальних вимог Європейської Конвенції із захисту хребетних тварин, використовуваних для дослідницьких й інших наукових цілей, брали в експеримент, який включав нанесення стандартної ЧМТ, визначення ступеня неврологічного дефіциту, декапітацію тварин під ефірним наркозом, збір крові і тканин головного мозку.

Усього було виконано 11 експериментальних серій (табл. 1.). У якості контрольних використовувалися тварини, яким виконувалися всі маніпуляції, аналогічні до таких у дослідних групах, за винятком завдання самої ЧМТ (псевдооперовані тварини). У серіях 5 і 6 додатково було використано по 10 інтактних тварин (всього 20). Для моделювання ЧМТ був обраний стандартний метод, при якому ЧМТ завдавалася за рахунок вільного падіння вантажу на фіксовану голову тварини. У серії 1 використані 35 дослідних тварин, яким завдавали травму п'ятьма різними вантажами зростаючої маси (по 7 тварин у групі для кожного вантажу) для відпрацювання оптимальної енергії удару.

У тварин серії 2 проводили спостереження за динамікою летальності протягом 48 годин після травми й досліджували показники неврологічного дефіциту за шкалою О.Я. Євтушенка (1989). Через 3 години після завдання травми в балах оцінювалися ступінь порушення свідомості тварин, стан рефлекторної сфери, у тому числі ширина й реакція зіниць на світло, рогівковий рефлекс, м'язовий тонус кінцівок і тулуба й реакції на звук і на біль, дихання, рух і деякі поведінкові реакції (здатності пити і приймати їжу, догляду за собою). В експериментальних тварин серії 3 морфологічно був оцінений ступінь ушкодження головного мозку при розробленій моделі травмування.

Таблиця 1

Кількість експериментальних тварин

Серія | Назва серії | Кількість тварин,

дослід/контроль

Серія 1 | моделювання ЧМТ | 35/5

Серія 2 | вивчення динаміки летальності й неврологічного дефіциту | 120/5

Серія 3 | морфологічна оцінка тяжкості ЧМТ | 20/5

Серія 4 | морфометрична оцінка процесів нейросекреції | 20/5

Серія 5 | дослідження плазми | 110/15

Серія 6 | дослідження сироватки | 90/15

Серія 7 | дослідження про- і антиоксидантної систем | 130/15

Серія 8 | дослідження циклічних нуклеотидів | 90/15

Серія 9 | дослідження системи простагландинів | 90/15

Серія 10 | введення тиреоїдних гормонів | 30/30

Серія 11 | введення морфіну | 30/30

ВСЬОГО | 765/155

Негайно на холоді забирали головний мозок і гіпофіз і поміщали в 12нейтральний формалін, серійні парафінові зрізи завтовшки 5-8 мкм забарвлювали гематоксилін-еозином і тіоніном за методом Нісля, імпрегнували солями срібла і переглядали в універсальному мікроскопі Hund H 500 (Німеччина) з телевізійною системою, з'єднаною з персональним комп'ютером. Морфометричну оцінку процесів нейросекреції виконано в серії 4. Для цього відразу після декапітації з головного мозку тварини на холоді (+4 оС) виділяли ділянку переднього гіпоталамуса й гіпофіз, фіксували в рідині Буена і заливали в парафін. Серійні зрізи завтовшки 5-6 мкм забарвлювали хромовогалуновим гематоксиліном із дозабарвленням флоксином за Баргманном. На мікроскопі МБІ-15 (Росія) при збільшенні 900 підраховували відсотковий вміст типів нейронів за ступенем їхньої нейросекреторної активності і питому частку нейросекреторних гранул у нейрогіпофізі методом точкового підрахунку. Мікрофотографії виготовляли за допомогою фотоцифрової апаратури Olympus DP10 (Німеччина).

У наступних серіях було досліджено вміст у сироватці і плазмі крові і в тканинах головного мозку біологічно активних речовин й активність антиоксидантних, лізосомальних і цитозольних ферментів. Для цього як експериментальних, так і контрольних тварин через 3, 24 й 48 годин після травми виводили з експерименту шляхом декапітації. Кров збирали в заздалегідь промарковану охолоджену на крижаній бані скляну градуйовану центрифужну пробірку обсягом 15 мл. У серії 5 за 15 хв. до забирання крові в пробірку додавали 0,25 мл консервувального розчину Na-ЕДТА (Трилон Б) для одержання плазми. Пробірку із кров'ю центрифугували протягом 30 хв. із прискоренням не менше 1500у рефрижераторній центрифузі К23 (Німеччина) при температурі +4о С. Отриману сироватку або плазму тубували в заздалегідь промарковані пластикові туби типу "Епендорф" обсягом 1,5 мл. Туби із плазмою до проведення аналізу зберігали при –70 оС не більше 1 місяця. У головному мозку, орієнтуючись на координати атласу мозку щура, проводили ідентифікацію і виділення кори та стовбура головного мозку, гіпоталамуса і гіпофіза. У гіпоталамусі виділяли передньогіпоталамічну, вентромедіальну, задньогіпоталамічну, латеральну і дорсальну ділянки; у гіпофізі – адено- і нейрогіпофіз.

Визначення вмісту гормонів, цитокінів і циклічних нуклеотидів проводили радіоімунологічним (мітка – радіоактивний ізотоп I125) і імуноферментним методами з використанням стандартних комерційних наборів реактивів для визначення досліджуваних речовин у зразках крові щура: вазопресин – Buhlmann lab. AG (Швеція); кортикостерон (Кс) – Amershamm (Англія); адренокортикотропний гормон-rat (АКТГ), паратиреоїдний гормон (ПТГ), кальцитонін (КТ) – DSL (США); соматотропний гормон-rat (СТГ), тиреотропний гормон-rat (ТТГ), загальний (ТТ4) і вільний (FT4) тироксин, загальний (TT3) і вільний (FT3) трийодотиронін, альдостерон (Алд), тестостерон (Тс), естрадіол, фолікулостимулюючий гормон-rat (ФСГ), лютеотропний гормон-rat (ЛТГ), пролактин-rat, цАМФ, цГМФ – Immunotech (Чехія-Франція); інтерлейкін 1, фактор некрозу пухлин – Biosource (Бельгія). Визначення вмісту простагландинів (Пг) Е2 і F2, простацикліну (ПЦ) за його стабільним прямим метаболітом Пг 6-кето-F1 і тромбоксану В2 (ТК) проводили ензимоімуноферментним методом з використанням стандартних комерційних наборів реактивів виробництва фірми “Amersham Bioscinces” (Англія). Екстракцію Пг проводили етилацетатним методом з використанням хроматографічних колонок AmprepTM Ethyl C2 Minicolumns AMERSHAMM Pharmacia Biotech (Англія). Елюати випарювали під струменем повітря і зберігали при -20 оС до проведення аналізу. Проби радіометрували на лічильниках гамма-імпульсів “ГАММА-800” або бета-імульсів “БЕТА-2” (КПО “МЕДАПАРАТУРА”, м. Київ). Інтенсивність забарвлення продукту ферментативної реакції кількісно оцінювали на ридері PR2100 SANOFI DIAGNOSTIC PASTEUR (Франція). Визначення активності реніну плазми (АРП) проводили радіоензиматичним методом за оцінкою зміни в інкубаційному середовищі in vitro кількості міченого ізотопом I125 ангіотензину I (пмоль) за 1 годину у перерахунку на 1 л крові за допомогою набору виробництва Immunotech (Чехія-Франція).

Математичну обробку результатів вимірів проводили методом logit-log-перетворення з побудовою каліброваної кривої, для чого використовували ліцензійний пакет комп'ютерних програм “УРАН”. Концентрацію досліджуваних речовин виражали в загальноприйнятих одиницях об'єму або ваги у перерахунку на л (мл) крові або г сирої ваги тканини.

Вміст у крові оксиду азоту (NO) визначали за рівнем його стабільного метаболіту нітрит-аніону (NO2-) за методом Гріса; вміст в сироватці крові кальцію (Са) і фосфору (Р), а також активність фосфатаз – фотометричним методом з використанням наборів реактивів фірми “La Chema” (Чехія).

При дослідженні про- і антиоксидантної систем витягання головного мозку виконували негайно після декапітації на холоді (при +4 оС), тканини заморожували в рідкому азоті. Вміст дієнових кон’югатів (ДК), малонового діальдегіду (МДА), -токоферолу (-ТФ), молекул середньої маси, а також активності супероксиддисмутази (СОД), каталази, катепсину Д (КД) встановлювали спектрофотометрично на спектрофотометрі СФ-46 (Росія).

Статистичну обробку отриманих результатів проводили на IBM PC/AT із застосуванням ліцензійних пакетів Statistica 5.5 (Stat Soft Rus), Statistica Neural Networks (Statsoft Inc.) і Stadia 6.1. У випадку нормального закону розподілу розраховували: середню арифметичну, стандартну помилку й середньоквадратичне відхилення. Для оцінки розходжень середніх величин при нормальному розподілі вибіркових сукупностей застосовували параметричні критерії розходження – Фішера, Стьюдента для парних даних, при порівнянні показників більше ніж двох груп – множинного порівняння (критерій Шеффе). При вивченні зв'язків між досліджуваними параметрами використовували коефіцієнт кореляції Пірсона або показник кореляції Спірмена. При порівнянні показників більш ніж двох груп застосовувався критерій Крускала-Уолліса, для порівняння груп між собою – критерій Данна. Для аналізу даних у багатомірному просторі показників використовувалися методи кластерного аналізу, що проводився з використанням методу самоорганізуючих карт (нейронних мереж) Кохонена. При побудові регресійних моделей використовували методи нейромережного моделювання.

Результати дослідження та їх обговорення. На першому етапі було поставлене завдання розробки моделі для вивчення ролі нейрогуморальної регуляції у гострому періоді ТХ. Оскільки гострий період охоплює 48 годин після травми, то летальність повинна бути такою, щоб повною мірою могли виявитися як компенсаторно-пристосувальні механізми, що приводять до виходу із критичного стану, так і механізми декомпенсації, що спричиняють загибель тварин у цей період. Для відпрацювання моделі були підібрані п’ять вантажів зростаючої маси. При вільному падінні з висоти 65 см вантажі розвивали енергію удару від 0,220 Дж до 0,627 Дж. Якщо енергія удару збільшувалася на постійну невелику величину, то летальність різко зростала після вантажу № 3. При цьому була відзначена пряма залежність механічної енергії, прикладеної до голови, і летальності: r=0,98 (p<0,05). Побудова кривої виживаності показала, що медіана виживаності (t0.5) складала 7 годин, інтервальна оцінка на рівні значимості p=0,05 склала (3<t0.5<17) годин. Аналіз кривої виживаності дозволив указати точку її перегину, що виявилася рівною 12 годинам. Ці дані дозволили зробити висновок, що основні процеси, які визначають загибель або виживання тварин у гострому періоді ТХ при цій моделі травмування, розгорталися з 3_ої по 24_у годину. Саме в ці строки визначалася максимальна летальність травмованих тварин, і в ці ж строки вкладалися основні параметри кривої виживаності тварин.

Оцінка ступеня неврологічного дефіциту за 100-бальною шкалою дозволила поділити тварин на групи. Загиблі тварини склали 42їхня сумарна оцінка коливалася від 61 до 89 балів. Тварини, які вижили, склали 58серед них 33мали невеликий ступінь неврологічного дефіциту – сумарний бал від 19 до 41; 25тварин мали виражений неврологічний дефіцит – сумарний бал від 42 до 60. Виходячи з цього, серед тварин, що вижили, було виділено дві групи, які за умови стандартної травми відрізнялися ступенем неврологічного дефіциту й, відповідно, ефективністю компенсаторно-пристосувальних механізмів: 1-а група – зі сприятливим перебігом гострого періоду ТХ і 2-а група – з несприятливим перебігом. Цей поділ був підтверджений кластерним аналізом методом самоорганізуючих карт Кохонена, який статистично довів відмінність 1-ої і 2-ої груп за ступенем неврологічного дефіциту.

Патологоанатомічне дослідження показало, що у тварин 1-ої і 2-ої груп мала місце закрита ЧМТ при наявності шкірної гематоми і перелому кісток склепіння черепа без зсуву середньо-тяжкого ступеня тяжкості з наявністю розтрощення кори тім’яних і скроневих часток (у зоні удару) й основи лобових і скроневих часток (у зоні протиудару); ушкодження речовини головного мозку у вигляді дифузних дрібноточкових крововиливів; "оболонкової" гематоми (в зоні удару). Подальше морфологічне дослідження показало, що основні зміни стосувалися судинного русла: відзначені вазоспазм разом зі стазом судин, набухання ендотеліоцитів і периваскулярні набряки. Морфологічні зміни нейронів виявлялися у гідропії ядер, деструктивних явищах або гіперхромії нейроплазми, укрупненні й огрубінні брилок хроматофільної речовини. Відзначено проліферацію гліоцитів, набряк нейропіля. Ці зміни виявлялися в однаковій мірі в обох групах, з чого можна було зробити висновок, що різний ступінь неврологічного дефіциту був зумовлений процесами, які відбувалися на субклітинному і молекулярному рівнях.

Загальною патофізіологічною реакцією ГНГС на ЧМТ було посилення секреторної активності нейронів супраоптичного ядра гіпоталамуса, що виявлялось у збільшенні обсягу ядер і ядерець; активації в цитоплазмі тіл синтетичного апарату (гранулярної ендоплазматичної сітки, комплексу Гольджі); нагромадженні у перикаріоні гранул нейросекрету. Чим більше був виражений процес нейросекреції, тим вищим був вміст у крові ВП (табл. 2).

Таблиця 2

Вміст гормонів у крові, M±m

Показ-

ник | Контроль | Група | Час після травми, година

3 | 24 | 48

ВП,

пмоль/л | 19,6±0,6 | 1-а | 47,8±2,1* | 44,7±2,7* | 36,2±2,5*

2-а | 74,6±2,6*# | 59,2±6,1* | 50,1±3,3*#

АКТГ,

пмоль/л | 42,2±3,0 | 1-а | 65,1±3,3* | 57,9±4,6 | 52,1±3,0

2-а | 73,4±2,7* | 68,5±1,8* | 61,4±1,6*

Кс,

нмоль/л | 371,9±23,1 | 1-а | 1210,9±69,5* | 1389,1±75,3* | 748,0±33,2*

2-а | 1558,6±36,9*# | 844,1±22,3*# | 631,0±19,5*#

СТГ,

мкг/л | 1,85±0,14 | 1-а | 1,55±0,06* | 1,37±0,08 * | 1,61±0,06

2-а | 0,87±0,12* | 0,81±0,15*# | 0,37±0,04*#

Примітки (тут і далі):

1. * – p<0,05 при порівнянні середніх величин з контрольною групою;

2. # – p<0,05 при порівнянні середніх величин 2-ої і 1-ої груп

Рівень гормону прямо корелював з показником сумарного балу ступеня неврологічного дефіциту (r=0,69; p<0,05). Особливо сильний зв'язок ВП виявляв з показниками порушення рівня свідомості і руху (r=0,72 в обох випадках; p<0,05). Таким чином було показано, що адаптивною (захисною) реакцією ГНГС є посилення її функціональної активності, що при гіперактивації переходило в реакцію ушкодження і зумовлювало наростання неврологічного дефіциту.

Загальною закономірністю можна вважати й активацію центральної і периферійної ланок ГКАС. При сприятливому перебігу ТХ приріст вмісту АКТГ досягав максимуму (див. табл. 2) уже через 3 години після травми, при несприятливому перебігу приріст був виражений у більшому ступені. Рівень у крові АКТГ, як і ВП, прямо корелював з показником сумарного балу ступеня неврологічного дефіциту (r=0,66; p<0,05). Вміст Кс (див. табл. 2) також був підвищений у всіх тварин із ЧМТ. Відмінностями несприятливого перебігу виявилися більш високий рівень гормону через 3 години після травми і більш раннє зниження його вмісту. Парний кореляційний аналіз показав наявність тісної прямої залежності між показниками АКТГ і Кс (r=0,79; p<0,05), що доводило центральний характер виявленої гіперкортикостеронемії.

Вміст СТГ знижувався в обох групах тварин (див. табл. 2), що було більш виражене при несприятливому перебігу ТХ. Рівень СТГ обернено корелював із показником сумарного балу ступеня неврологічного дефіциту (r=-0,66; p<0,05), а також з показниками порушень рефлекторної сфери: шириною зіниці і реакцією на гучний звук (r=-0,71 в обох випадках; p<0,05); показниками порушення поведінкових реакцій (r=-0,68; p<0,05). Ступінь зниження вмісту СТГ у крові показав чітку залежність від тяжкості перебігу ТХ, що дозволило вважати цей показник діагностичним критерієм. Ознакою несприятливого перебігу виявився рівень СТГ у крові нижче ніж 0,9 мкг/л (2=42,96; p<0,05); діагностична чутливість склала 76діагностична специфічність – 100

Вміст ТТГ (табл. 3) в усі строки спостереження був нижчий при несприятливому перебігу ТХ.

Таблиця 3

Вміст тиреоїдних гормонів у крові, M±m

Показник | Контроль | Група | Час після травми, година

3 | 24 | 48

ТТГ,

мМО/л | 1,17±0,17 | 1-а | 1,00±0,09 | 0,96±0,07 | 0,71±0,04

2-а | 0,77±0,04 | 0,52±0,03*# | 0,38±0,05*#

ТТ4,

нмоль/л | 77,1±3,7 | 1-а | 67,3±2,3 | 55,0±2,7* | 51,9±1,3*

2-а | 65,5±2,5* | 29,1±2,95* | 29,5±1,85*#

FT4,

пмоль/л | 11,8±0,8 | 1-а | 8,3±0,4* | 6,6±0,3* | 4,6±0,2*

2-а | 7,2±0,4* | 3,7±0,4*# | 2,6±0,2*#

ТТ3,

нмоль/л | 1,43±0,10 | 1-а | 0,64±0,04* | 0,85±0,04* | 0,72±0,06*

2-а | 0,62±0,04* | 0,39±0,03*# | 0,25±0,03*#

FT3,

пмоль/л | 2,37±0,26 | 1-а | 0,69±0,06* | 0,75±0,10* | 0,67±0,05*

2-а | 0,61±0,04* | 0,36±0,05* | 0,21±0,03*

Відповідно до динаміки ТТГ були відзначені зміни рівня в крові тиреоїдних гормонів (див. табл. 3). При несприятливому перебігу було відзначено прогресивне і більш виражене зниження вмісту як загальних, так і вільних фракцій тиреоїдних гормонів. При цьому ступінь зниження вмісту в крові вільних фракцій тиреоїдних гормонів був більш виражений. Дефіцит ТТ3 і особливо FT3 наростав раніше і в набагато більшому ступені, ніж дефіцит ТТ4 та ft4, що підтверджувало дані про формування “синдрому низького трийодотироніну” при ЧМТ.

Кореляційний аналіз дозволив установити неузгодженість механізмів регуляції в ГТС при ЧМТ в обох групах тварин, що виявлялося у втраті характерних для норми відношень. Очевидно, при ЧМТ на центральні і периферійні ланки ГТС діяли різні фактори. У результаті медіаторного дисбалансу і дисциркуляторної посттравматичної енцефалопатії відбувалося пригнічування секреції ТТГ у гіпофізі, тоді як на периферії відбувалося пригнічування як синтезу тиреоїдних гормонів у щитоподібній залозі, так і посилення їхнього кругообігу.

З показником сумарного балу оцінки ступеня неврологічного дефіциту обернено корелювали ТТ3 і FТ3 (r=-0,66 в обох випадках; p<0,05). ТТ3 виявляв обернені зв'язки з показниками розладу рівня свідомості (r=-0,69; p<0,05) і руху (r=-0,71; p<0,05). FТ3 виявляв зв'язки з показниками розладу руху (r=-0,67; p<0,05) і догляду за собою (r=-0,66; p<0,05). Ці дані доводили важливість реакції ГТС для формування компенсаторно-пристосувальних механізмів при ЧМТ. Діагностичними показниками тяжкості ТХ виявилися рівні в крові FТ3, ТТГ і ТТ3, зниження яких було відзначено найбільш рано (уже через 3 години після травми) і мало більш виражений характер при несприятливому перебігу ТХ.

Регуляторами активації РААС є центральні (АКТГ і ВП) і периферійні (ренін) пресорні механізми. Як було показано, рівні в крові й АКТГ, і ВП суттєво збільшувалися. Вміст Алд також збільшувався (в 1,7-3,0 рази; p<0,05), що, однак, залежало від тяжкості перебігу ТХ. АРП при сприятливому перебігу ТХ знижувалась (в 1,4-2,2 рази; p<0,05), тоді як при несприятливому перебігу була різко підвищена (в 1,3-1,6 рази; p<0,05). При несприятливому перебігу ТХ регуляторні механізми, які спричиняють активацію синтезу Алд, досягали максимального ступеня виразності. До числа таких механізмів відносився рівень АКТГ. Зміна вмісту в крові обох гормонів відбувалася односпрямовано: підвищувалась залежно від тяжкості перебігу ТХ. Це дозволило зробити висновок, що при ЧМТ гіперактивація центральної ланки ГКАС приводила до відповідної гіперактивації кори надниркових залоз, причому це стосувалося не тільки метаболізму глюко-, але і мінералокортикоїдів. При сприятливому перебігу ТХ між АКТГ і Алд був наявний позитивний зв'язок: r=0,84 (p<0,05). При несприятливому перебігу стійких кореляційних зв'язків виявлено не було. Очевидно, у цьому випадку на перший план виходив інший активуючий регуляторний механізм. При сприятливому перебігу ТХ між АРП і Алд зв'язку виявлено не було; при несприятливому перебігу відзначено сильний позитивний зв'язок: r=0,88 (p=0,01). Ці дані продемонстрували, що при сприятливому перебігу ТХ активація синтезу Алд здійснювалася переважно за рахунок центрального механізму (підвищення вмісту АКТГ), а при несприятливому перебігу – за рахунок периферійного (підвищення АРП).

Ступінь неврологічного дефіциту прямо залежав від рівня Алд (r=0,68; p<0,05) й АРП (r=0,76; p<0,05). Величина АРП вища, ніж 4,3 пмоль ангіотензинул/годину, була граничною для прогнозування тяжкості перебігу гострого періоду ТХ (2=12,55; p<0,05). Діагностична чутливість склала 72діагностична специфічність – 100

Вміст Са при сприятливому перебігу ТХ (табл. 4) від контролю не відрізнявся, тоді як при несприятливому перебігу цей показник прогресивно знижувався. Вміст Р (див. табл. 4) виявився вищим за контрольний рівень незалежно від тяжкості перебігу ТХ. Отже, якщо при сприятливому перебігу ТХ була виявлена еукальціемія з коливаннями рівня Са в крові біля контрольних значень і гіперфосфоремія, то при несприятливому перебігу зрушення мали інший характер: на тлі стабільної гіперфосфоремії відзначалася прогресуюча гіпокальціемія.

Таблиця 4

Вміст кальцію (Са) і фосфору (Р) в крові, M±m

Показник | Контроль | Група | Час після травми, година

3 | 24 | 48

Са,

ммоль/л | 2,51±0,11 | 1-а | 2,24±0,05 | 3,12±0,17 | 2,46±0,08

2-а | 1,60±0,10*# | 1,25±0,08*# | 0,50±0,04*#

Р,

ммоль/л | 1,53±

0,09 | 1-а | 2,79±0,12* | 3,05±0,12* | 3,19±0,06*

2-а | 2,85±0,16* | 2,91±0,14* | 2,67±0,08*#

Істотно зниженою виявилася величина відношення Са/Р, однак при несприятливому перебігу цей показник був суттєво нижчим. Рівень Са, як і величина індексу Са/Р, обернено корелювали з показником сумарного балу (r=-0,74 і r=-0,82 відповідно; p<0,05 в обох випадках). Чим більш вираженою була гіпокальціемія, тим сильніші були розлади практично всіх показників неврологічного дефіциту. Вміст Са в сироватці крові нижчий за 2,0 ммоль/л був обраний як граничний для визначення тяжкості перебігу гострого періоду ТХ (2=53,08; р<0,05). Діагностична чутливість склала 96,0діагностична специфічність – 97,5Референтна величина відношення Са/Р була визначена на рівні 0,5 ум.од. (2=40,00; р<0,05). Діагностична чутливість цього тесту склала 100,0діагностична специфічність – 100,0Ці результати відбито в двох патентах України: “Спосіб прогнозування завершення гострого періоду травматичної хвороби в експерименті” (2002 р.) і “Спосіб прогнозування перебігу раннього періоду травматичної хвороби” (2003 р.).

Динаміка вмісту гормонів-регуляторів кальцієвого гомеостазу – ПТГ і КТ була односпрямованою (табл. 5).

Таблиця 5

Вміст паратиреоїдного гормону (ПТГ) і кальцитоніну (КТ), M±m

Показник | Контроль | Група | Час після травми, година

3 | 24 | 48

ПТГ,

мкг/л | 41,9±3,8 | 1-а | 179,3±10,6* | 110,1±5,4* | 102,6±7,5

2-а | 175,6±21,5* | 153,7±8,1*# | 84,1±4,7*

КТ,

мкг/л | 20,5±1,7 | 1-а | 33,5±1,9* | 22,4±2,4 | 24,6±1,8

2-а | 55,5±1,9*# | 24,4±1,5 | 42,9±1,9*#

Як свідчать дані табл. 4 та табл. 5, вже через 3 години первинна гіпокальціемія викликала посттравматичний компенсаторний гіперпаратиреоз. При сприятливому перебігу вміст Са в крові залишався відносно стабільним. При несприятливому перебігу на тлі прогресуючої гіпокальціемії формувалися виснаження функціонального резерву паращитоподібних залоз і гіперкальцитонінемія.

Динаміка вмісту в крові Тс характеризувалася односпрямованим і різким зниженням майже до нульового рівня. При сприятливому перебігу гострого періоду ТХ через 48 годин намітився деякий підйом вмісту гормону (до 20від контрольного рівня; p<0,05). Настільки різке зниження секреції гормону зумовило наявність його тісних корелятивних зв'язків з показником ступеня неврологічного дефіциту (r=-0,65; p<0,05), а також із показниками розладу м'язового тонусу тулуба (r=-0,68; p<0,05), кінцівок (r=-0,69; p<0,05) та руху
(r=-0,69; p<0,05). Очевидно, зниження вмісту в крові основного анаболічного гормону зумовлювало зниження тонусу м'язів і послаблювало рухові реакції в травмованих