Оптимизация биоэнергетики как ключевой компонент лечебного действия АФК при системном применении озона в комплексной терапии ожоговой болезни

С.П. Перетягин, И.Ю. Арефьев, А.А. Стручков, А.П. Фролов, А.Г. Соловьёва, А.К. Мартусевич, С.Н. Чернышов, П.В. Перетягин, И.Е. Погодин, Н.В. Диденко

ОПТИМИЗАЦИЯ БИОЭНЕРГЕТИКИ КАК КЛЮЧЕВОЙ КОМПОНЕНТ ЛЕЧЕБНОГО ДЕЙСТВИЯ АФК ПРИ СИСТЕМНОМ ПРИМЕНЕНИИ ОЗОНА В КОМПЛЕКСНОЙ ТЕРАПИИ ОЖОГОВОЙ БОЛЕЗНИ

ФГБУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр» Минздрава России, Нижний Новгород, Россия

В условиях эксперимента (in vitro и in vivo) на модели комбинированной термической травмы установлены нарушения энергопродуцирующих систем, развивающиеся в результате гипоксии. Системное применение озона способствовало интенсификации производства АТФ на тканевом уровне посредством активации кислородзависимых оксиредуктаз крови и энзимов митохондриального звена. В клинических условиях у пациентов с термической травмой применение АФК - озона (большая аутогемотерапия с озоном и внутривенные инфузии озонированного физиологического раствора) в составе комплексной терапии сопровождалось восстановлением кислородтранспортной функции крови, улучшением микрогемоциркуляции, стимуляцией функций внешнего дыхания и центральной гемодинамики, активацией оксидоредуктаз и энергозависимых пластических процессов.

Ключевые слова: гипоксия, термическая травма, энергодефицит, микроциркуляция, озонотерапия.

Under the experimental conditions (in vitro and in vivo) to a combined thermal injury model disorders of energy producing systems, developing as a result of hypoxia, were established. The system ozone application contributed to the intensification of the ATP production at the tissue level by activation of the oxygen blood oxidoreductases and enzymes of mitochondrial level. In the clinical conditions in patients with thermal trauma the use of active oxygen form - ozone (big autohemotherapy with ozone and intravenous infusions of ozonized saline solution) in the complex therapy was accompanied by restoration of oxygen transport blood function, improvement of microcirculation, stimulation of the respiratory function and the central hemodynamics, activation of oxidoreductases and volatile plastic processes.

Key words: hypoxia, thermal injury, the energy deficit, microcirculation, ozone therapy

Термическая травма является тяжёлой формой патологии, проявляющейся не только развитием локальных стереотипных сосудисто-тканевых изменений, но и формированием системного воспалительного ответа, присоединением полиорганной недостаточности [1; 11; 13]. Гипоксические расстройства, сопровождающие термическую травму, неизбежно ведут к энергодефициту на тканевом и клеточном уровнях. Его причиной при ожоговой болезни являются расстройства внешнего дыхания, кровообращения в легких, кислородтранспортной функции крови, нарушения системного, регионарного кровообращения и микроциркуляции, эндотоксемия [6; 15]. В основе гипоксических нарушений лежит недостаточность ведущей клеточной энергопродуцирующей системы - митохондриального окислительного фосфорилирования. Непосредственной же причиной этой недостаточности при подавляющем большинстве патологических состояний, в том числе и при ожогах, является снижение поступления кислорода в митохондрии. В результате развивается угнетение митохондриального окисления. В первую очередь подавляется активность NAD-зависимых оксидаз (дегидрогеназ) цикла Кребса при начальном сохранении активности FAD-зависимой сукцинат-оксидазы, ингибирующейся при более выраженной гипоксии [7]. В ранее проведённых исследованиях [8-10] было установлено позитивное влияние сеансов

экстракорпоральной обработки крови озоном на функционально-метаболический кислородзависимый гомеостаз организма при экстремальных состояниях. Системное применение озона в условиях комплексной терапии соматических нарушений со стороны внутренних органов при ожоговой болезни, кроме прямых химических реакций с биоорганическими субстратами крови, сопровождается образованием в сосудистом русле озонидов - более длительно живущих активных форм кислорода. Озонотерапия служит катализатором многих кислородзависимых метаболических процессов, эффективнее, чем кислород, модулирует механизмы образования энергии, способствует интенсификации восстановительных процессов на уровне организма [9].

Целью работы явилась оценка эффективности применения озонотерапии для коррекции гипоксических энергодефицитных расстройств в условиях эксперимента и клиники термических поражений.

Материал и методы. Работа включала экспериментальную и клиническую часть. Было проведено две серии экспериментов: I - исследование in vitro характера воздействия озона на 40 образцах цельной донорской крови; II -изучение in vivo возможностей комплексного применения озона и его метаболитов при комбинированной термоингаляционной травме на 36 крысах линии Wistar. В опыте in vitro образцы донорской консервированной крови в условиях термостатирования при t=37oC подвергались барботированию кислород-озоновой смесью с разными дозами озона. Контроль представлен кровью доноров, обработанной кислородом. В крови исследовали окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) с помощью анализатора жидкости InoLab 7110 (Германия), параметры про- и антиоксидантного баланса с помощью метода индуцированной биохемилюминесценции на биохемилюминометре БХЛ-06 (Н.Новгород) [5], активность супероксиддисмутазы (СОД) [12] и альдегиддегидрогеназы (АлДГ) [2], содержание АТФ хемилюминисцентным методом [14]. В эксперименте in vivo у крыс моделировали комбинированную травму (контактный ожог III степени на 20% площади тела + ингаляция горячим воздухом), при лечении ожоговой болезни ежедневно применяли внутрибрюшинные инфузии озонированного физиологического раствора (1,0 мл, содержащего 2 мкг Оз), антиоксиданты (мексидол и микрогидрин в соответствующих дозировках), местно -масло «0зонид-3000», чередующееся с нанесением геля, включающего ксимедон и левомицетин. В контроле крыс (n=30) с термической травмой лечили внутрибрюшинными инфузиями физиологического раствора, местно использовали мазь с левомицетином. В крови и гомогенате органов (печень, почки, сердце, легкие) крыс исследовали активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) [3], алкогольдегидрогеназы (АДГ) [3], АлДГ [2], СОД [12], баланс про- и антиоксидантных систем [5], в плазме и эритроцитах оценивали концентрацию глюкозы и лактата,.

В клинической части работы представлены результаты клинико-лабораторного обследования 56 больных со средне-тяжёлой формой ожоговой болезни в динамике её раннего периода на фоне применения системной озонотерапии в комплексном лечении пациентов. Использовали сеансы БАГТ (3-5) с дозой озона - 500-1000 мкг и инфузии озонированного физиологического раствора числом 7 - 10 (доза Оз - 120-160 мкг). В крови пациентов исследовали активность ЛДГ [3], АлДГ [2], СОД [12], концентрацию глюкозы и лактата на приборе Super GL ambulance, про- и антиоксидантную активность [5], оценивали функциональное состояние микроциркуляции на приборе «ЛАКК-М» [4].

Результаты исследований обрабатывали с использованием программы Statistica 6.0. Значимость различий между показателями определялась с помощью t-критерия Стьюдента. Статистически значимыми считались различия при р<0,05.

Результаты. В эксперименте in vitro с оценкой непосредственного воздействия озона на консервированную кровь установлено модулирующее влияние О3 на параметры кислородного метаболизма. Так в сравнении с воздействием кислорода при барботаже крови озоном статистически значимо возрастал ОВП на 36% (Р<0,05), тогда как на фоне О2 отмечено его снижение на 54% от уровня интактных животных. При этом на фоне сравнительно одинакового прироста АТФ на 18% (Р<0,05) и 16% (Р<0,05) в контроле и опыте

соответственно в более выгодной ситуации оказались кислород- и энергозависимые ферменты антиоксидантной защиты (СОД, активность которой увеличилась на 25% (Р<0,05) против снижения её уровня в контроле до 93%) и детоксикации (АлДГ, активность статистически более значимо снизилась на 37% (Р<0,05) в контроле и существенно меньше - на фоне озона -до 83% (Р<0,05)). Также по данным хемилюминисцентного анализа было отмечено модулирующее прооксидантное влияние озона (интенсивность липопероксидации возросла на 89% (Р<0,05)), и его стимулирующее действие на общую антиоксидантную активность АОА (повышение на 37% (Р<0,05)) при её неизменяющейся величине на фоне воздействия кислорода.

В экспериментах in vivo исследование возможностей системного и местного применения озона и средств, содержащих озониды, в комплексной терапии ожоговой болезни на модели комбинированной термической травмы также выявило общее модулирующее влияние активного кислорода (озон и его дериваты) на кислородзависимые энергообразующие биохимические реакции в организме подопытных животных. В ответ на полученную термическую травму у крыс развивалась типичная картина оксидативного стресса травматической этиологии. В крови животных значимо повышалась прооксидантная активность: на 3-и сутки в контроле отмечено увеличение интенсивности хемилюминисценции в 2,3 раза (Р<0,05) при значимом падении общей антиоксидантной активности на 38% (Р<0,05). Такая ситуация сохранялась в контроле на протяжении всего срока наблюдения (10-е сутки). Развившаяся гипоксия усугубляла функцию энергообеспечения: в крови на 3-и сутки наблюдения отмечено нарастание неиспользующихся продуктов углеводной природы (глюкозы на 70% (Р<0,05) и лактата - на 140% (Р<0,05)) по причине снижения активности ЛДГ на 31% (Р<0,05). Возникшие нарушения энергообеспечения не купировались к 10 суткам наблюдения: в крови сохранялись повышенный уровень глюкозы и лактата (Р<0,05) и сниженный уровень активности оксиредуктаз: ЛДГ - на 59% (Р<0,05) и АлДГ - на 27% (Р<0,05). На тканевом уровне (печень) на 3 и 10 сутки отмечена повышенная активность кислородзависимых оксиредуктаз - ЛДГ в 3 и 2 раза и снижение активности энзимов детоксикации АлДГ и АДГ (менее 100% от уровня интактных животных). Подобные нарушения углеводного обмена (гипергликемия, лактатемия) наряду с интенсификацией перекисного окисления липидов (ПОЛ) и накоплением его продуктов способствуют набуханию митохондрий и разобщению окислительного фосфорилирования, инактивации ферментов, участвующих в дыхании и гликолизе, что нарушает синтез АТФ в клетках, замедляет и даже прекращает их деление и рост у тяжелообожжённых [6; 7].

Включение в состав комплексной терапии ожоговой болезни у животных активных форм кислорода (системное и местное применение озона) способствовало оптимизации энергопродуцирующих систем. На тканевом уровне (печень) это обеспечивало поддержание повышенной активности оксиредуктаз: ЛДГ (3 и 10 сутки - в 2,8 раза (Р<0,05)), АлДГ и АДГ -в 1,3 и 1,4 раза (Р<0,05). При этом в крови животных по сравнению с контролем было статистически более низким содержание энергетических продуктов углеводного плана -глюкоза и лактата (на 35% и 18% соответственно (Р<0,05), что служило показателем более эффективного их использования в механизмах получения АТФ. Модулирующим фактором при этом, по-видимому, являлось поддержание более высокого уровня окислительно-восстановительных процессов (ПОЛ повышен в 2 раза ) при восстановившемся уровне общей антиоксидантной активности (108% к исходному), а активность СОД повысилась в крови на 89% (Р<0,05) к контролю, в лёгких - на 247% (Р<0,05), в сердце - на 188% (Р<0,05), в печени -на 45% (Р<0,05), в почках - на 98% (Р<0,05) по сравнению с контролем.

Таким образом, результаты этого исследования подтверждают ранее полученные данные, свидетельствующие о том, что в раннем восстановительном периоде на фоне (или после) оксидативного посттравматического стресса системное применение малых доз озона повышает энергетический потенциал на клеточном уровне активизируя гликолитический и пентозофосфатный путь окисления глюкозы, усиливая утилизацию пирувата, интенсифицируя активность ферментов дыхательной цепи и сопряжённость процессов окислительного

фосфорилирования. Кроме того, умеренная инициация свободнорадикальных реакций ПОЛ также может включать механизм свободнорадикального образования энергии [8-10].

Примененный в клинике метод системной озонотерапии по методике БАГТ с озоном и внутривенные инфузии озонированного физиологического раствора позволил установить его положительное влияние на ряд функциональных и лабораторно-биохимических параметров у пациентов с термической травмой. Так были продемонстрированы её позитивные возможности для коррекции антиоксидантных резервов. Парентеральное введение озона сопровождалось инициацией прооксидантного потенциала у обожжённых. Интенсивность хемилюминисцентной активности возрастала от исходного на 8-12 %. На этом фоне более значимо увеличивался общий антиоксидантный потенциал - на 25% (Р<0,05) и активность СОД - на 34% (Р<0,05) от уровня исходных показателей. Такая направленность изменений показателей ПОЛ и антиоксидантой защиты была наиболее оптимальной и сопровождалась позитивными изменениями других кислородзависимых параметров гомеостаза организма: уменьшением продуктов углеводной природы в крови обожжённых, усилением активности оксиредуктаз - ЛДГ, АлДГ и свидетельствовала об интенсификации реакций аэробного гликолиза в механизмах восстановления энергообеспечения тканей.

При оценке нарушений микроциркуляции методом лазерной допплеровской флоуметрии у пациентов с термической травмой отмечается улучшение перфузии интактного участка кожи после проведённого курса системной озонотерапии. Показатель микроциркуляции повысился на 39% (Р<0,05) от исходного состояния до начала лечения, однако оказался ниже на 23% (Р<0,05) по отношению к показателю практически здоровых людей. В контрольной группе пациентов на фоне стандартного лечения значимых изменений показателя микроциркуляции не наблюдалось. При этом активные и пассивные механизмы регуляции кровотока преобладают в опытной группе. Это можно обьяснить значимой модуляцией АФК высвобождения и синтеза биологически активных веществ, участвующих в регуляции системы микроциркуляции. Улучшение тканевого кровотока напрямую коррелировало со стимуляцией репаративных процессов, эпителизацией, восстановлением кожного покрова.

Исследование системной и центральной гемодинамики на фоне парентеральной озонотерапии свидетельствовало о её положительном влиянии на метаболический статус миокарда, восстановление его функциональных возможностей. Наиболее характерным была динамика изменений частоты сердечных сокращений и сердечного выброса: по сравнению с контрольной группой пациентов рост ударного объёма сердца был более выраженным при меньшей частоте сердечных сокращений (Р<0,05).

Одним из доказательств позитивного воздействия системной озонотерапии в раннем периоде ожоговой болезни была динамика восстановления протеома. Белковый потенциал на фоне системного применения АФК в составе комплексной терапии обожжённых восстанавливался сравнительно эффективнее, чем при стандартной комплексной терапии, что свидетельствовало о повышенном функционировании энергопродуцирующих систем, поддерживающих восстановление пластических процессов в организме.

Заключение. Полученные экспериментально-клинические результаты позволяют констатировать, что применение в раннем периоде ожоговой болезни АФК способствует интенсификации процессов энергопродукции в организме за счёт поддержания окислительно-восстановительного потенциала в клетках на более высоком уровне, устранению дефицита энергии, оптимизации работы многих жизненно-важных органов и систем в организме.

Список литературы:

1. Алексеев А. А., Ушакова Т.А. Ожоговый шок: проблемы остаются // IV съезд комбустиологов России: сб. науч. тр. - М., 2013. - С. 40.

2. Кершенгольц Б.М., Ильина Л.П. (1998) Биологические аспекты алкогольных патологий и наркоманий, Издательство ЯГУ, Якутск, 150с.

3. Кочетов Г. А. Практическое руководство по энзимологии. М.: Высшая школа, 1980.

272 с.

4. Крупаткин А.И., Сидоров В.В. Функциональная диагностика состояния микроциркуляторно-тканевых систем. Колебания, информация, нелинейность. Руководство для врачей. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2013.

5. Кузьмина Е.И., Нелюбин А.С., Щенникова М.К. Применение индуцированной биохемилюминесценции для оценки свободнорадикальных реакций в биологических субстратах // В кн.: Межвузовский сборник биохимии и биофизики микроорганизмов. Горький; 1983; 179-183.

6. Назаров И.П., Артемьев С.А. Состояние эндокринного гомеостаза и его коррекция стресс-протекторами у детей с тяжелой ожоговой травмой // Анестезиология и реаниматология. 2007. № 1. С. 52.

7. Назаров И.П. Ожоги. Интенсивная терапия. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. - 416 с.

8. Перетягин С.П., Дмитриев Г.И., Аминев В.А. Новые медицинские технологии на этапе превентивной реабилитации обожженных // Травматология и ортопедия России. 2010. № 2. С. 221.

9. Перетягин С.П., Стручков А.А., Вилков С.А. Озонотерапия в системе реабилитации тяжелообожженных // Нижегородский медицинский журнал. 2004. С. 211.

10. Перетягин С.П. Экспериментальное обоснование низкопоточной озоно-кислородной терапии эндотоксикозов // Нижегородский медицинский журнал. 2003. С. 34.

11. Полутова Н. В., Чеснокова Н. П., Островский Н. В. Активация свободно-радикального окисления эфферентное звено реализации цитопатогенных эффектов ожоговой травмы // Вестник новых медицинских технологий. 2009. Т.16, №2. С. 68-71.

12. Сирота Т.В. Новый подход в исследовании процесса аутоокисления адреналина и использование его для измерения активности супероксиддисмутазы // Вопросы медицинской химии. 1999. Т 45,№ 3. С.109-116.

13. Спиридонова Т.Г. Полиорганная дисфункция и недостаточность у обожженных. Автореф. дис. докт. мед. наук., 2007. 53с.

14. Угарова Н.Н., Малошенок Л.Г., Мороз Н.А., Ломакина Г.Ю. Реагент для определения аденозин-5'-трифосфата. Патент 2268943. Опубл. 27.01.2006. Бюл. № 03.

15. Шаповалов С.Г. Комбустиология чрезвычайных ситуаций: учебное пособие / под ред. С.С. Алексанина, А.А. Алексеева; Всерос. центр экстрен. и радиац. медицины им. А.М. Никифорова МЧС России. - СПб. : Политехника-сервис, 2014. - 164 с.