Острофазовый ответ и биотрансформационная активность печени после операций на открытом сердце

ОСТРОФАЗОВЫЙ ОТВЕТ

И БИОТРАНСФОРМАЦИОННАЯ АКТИВНОСТЬ ПЕЧЕНИ ПОСЛЕ ОПЕРАЦИЙ НА ОТКРЫТОМ СЕРДЦЕ

Г.И. Сергеева, Л.Г. Князькова, Т.А. Могутнова, В.А. Непомнящих,

В.В. Ломиворотов, М.Н. Дерягин, М.А. Новиков, А.А. Ефимов, С.С. Михайлов

ФГУ «Новосибирский НИИ патологии кровообращения им. акад. E.H. Мешалкина Росздрава»

В результате биохимической оценки воспалительного ответа организма и функционального состояния печени после операций на открытом сердце у больных ППС и ИБС выявлено, что воспалительная реакция на хирургическую травму и ИК, сопровождающаяся увеличением синтеза острофазовых белков, усилением ПОЛ и накоплением продуктов неполного распада белков, может оказывать ингибирующее влияние на функцию монооксигеназной системы печени. Одним из подходов к коррекции нарушений биотрансформационной функции печени после кардиохирургических вмешательств может стать применение антиоксидантов как стабилизаторов цитохрома Р-450.

Хирургические вмешательства на открытом сердце в условиях ИК сопровождаются активацией катаболических процессов и развитием асептического воспалительного ответа организма. В начальной физиологической фазе воспаления посттравматическая клеточная активация приводит к высвобождению цитокиново-го комплекса первичных медиаторов воспаления, которые имеют короткий период жизни, стимулируют продукцию гепатоцитами острофазовых белков крови - вторичных медиаторов воспаления. В реакции на повреждение принимают участие системы, обладающие мощным аутоагрессивным потенциалом, поэтому важно, чтобы степень их активации была адекватна степени повреждения тканей и не выходила за рамки физиологической защитной реакции [5].

Гиперактивация воспалительного каскада может приводить к дисрегуляции про- и антиокислительных механизмов, нарушению процессов детоксикации и в итоге - к трансформации защитного механизма в патологический. В связи с этим представлялось целесообразным оценить динамику вторичных медиаторов воспалительного ответа, сопоставив ее с показателями активности процессов пероксидации и биотрансформационной функции печени после кар-диохирургических вмешательств в условиях ИК.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Обследовано 105 пациентов в возрасте от 30 до 63 лет (52 человека с приобретенными пороками сердца и 53 - с ишемической болез-

нью сердца) до и после кардиохирургического вмешательства в условиях ИК. Длительность ИК составила 142,7±6,7 мин, продолжительность пережатия аорты - 101,7±5,4 мин, температура - 33,3±0,43 °С. В периферической крови исследовали содержание альбумина, церулоплаз-мина (ЦП), альфа1-антитрипсина (АТ), С-реак-тивного белка (СРБ), сопряженных триенов (СТ), малонового диальдегида (МДА), молекул средней массы (МСМ), определяли активность ка-талазы. Для оценки активности монооксигеназ печени использовали модифицированный анти-пириновый тест Brodie [7], основанный на определении скорости исчезновения из крови предварительно принятого внутрь антипирина. Исследования проводили до операции, в 1-е, 3-и-5-е и 8-12-е сутки после операции.

Данные обрабатывали статистически с помощью программы Statistica 6.0. Результаты представлены как среднее арифметическое (М) со стандартной ошибкой среднего (т).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Концентрация СРБ в крови кардиохирурги-ческих больных в первые сутки после операции достоверно возрастала, достигая наибольших значений к следующему этапу исследования (табл. 1). К 8-12-м суткам послеоперационного периода отмечалось снижение содержания СРБ, однако исходный уровень не восстанавливался.

Концентрация АТ к исходу первых суток после хирургического вмешательства достоверно возрастала (табл. 1), а максимальные зна-

Патология кровообращения и кардиохирургия • № 1 • 2006

Таблица 1

Динамика содержания белков острой фазы в крови после кардиохирургических вмешательств

Этап исследования С-реактивный белок, мг/дл Альфа1-антитрипсин, мг/дл Церулоплазмин, г/л Альбумин, г/л

Исходный (до операции), п=37 1,67±0,39 156,9±6,1 0,43±0,021 41,2±0,42

Сутки

1-е, п=37 12,7±0,8*** 173,0±4,5* 0,34±0,014*** 34,6±0,34***

3-5-е, п=37 15,1±1,6*** 252,0±10,5*** 0,46±0,020 35,2±0,59***

8-12-е, п=32 7,6±0,93*** 252,8±8,5*** 0,52±0,014*** 37,6±0,43***

* р<0,05; *** р<0,001 различия достоверны по сравнению с исходным уровнем

Таблица 2

Показатели фармакокинетики антипирина после кардиохирургических вмешательств

Этап исследования

Период полувыведения, ч

Клиренс, мл/

Исходный (до операции), п=99 16,4±1,33 37,3±1,8

Сутки

1-е, п=100 23,8±1,6*** 24,3±1,49***

3-5-е, п=20 14,5±2,13 38,3±5,8

8-12-е, п=68 14,2±0,96 37,0±2,11

' р<0,001 различия достоверны по сравнению с исходным уровнем

чения были зарегистрированы на последующих этапах наблюдения.

Содержание церулоплазмина в крови больных в первые сутки после кардиохирургичес-кого вмешательства статистически значимо снижалось, а через 3-5 сут. возвращалось к исходному уровню. К 8-12-м сут. послеоперационного периода зарегистрировано достоверное увеличение концентрации ЦП по сравнению с исходными показателями.

Содержание альбумина в первые сутки было достоверно ниже, чем до операции (табл. 1), и на последующих этапах исследования исходный уровень не достигался.

Исследование фармакокинетики антипирина выявило статистически значимое замедление его выведения, снижение клиренса в первые сутки после кардиохирургического вмешательства и восстановление этих показателей к 3-5-м сут. (табл. 2).

Содержание сопряженных триенов в крови больных к исходу первых суток после кар-диохирургического вмешательства достоверно увеличивалось и до 8-12-х сут. после операции оставалось выше исходного (табл. 3). Концентрация малонового диальдегида - наиболее токсичного перекисного метаболита в первые сутки после операции статистически значимо превышала исходный уровень, оставаясь высокой и через 8-12 сут. (табл. 3). Активность антиперекисного фермента каталазы, повышенная в первые сутки, к 3-5-м сут. после операции достоверно не отличалась от исходной.

Содержание молекул средней массы возрастало в первые сутки после кардиохирургического вмешательства, а на последующих этапах наблюдения различия с исходными показателями были незначимыми (табл. 4).

Таблица 3

Динамика содержания продуктов перекисного окисления липидов и активности каталазы в крови после кардиохирургических вмешательств

Этап Триены, МДА, Каталаза,

исследования ед. опт. пл. мкмоль/л мкат/л

Исходный (до операции), n=74 1,01±0,07 6,28±0,20 103,3±4,1

Сутки

1-е, n=82 1,35±0,07*** 6,87±0,22* 127,9±2,7***

3-5-е, n=34 1,45±0,13* 7,87±0,38*** 114,8±6,13

8-12-е, n=72 1,16±0,065** 7,53±0,30*** 103,5±3,98

* р<0,05; ** р<0,01; *** р<0,001 различия достоверны по сравнению с исходным уровнем

Таблица 4

Динамика содержания среднемолекулярных пептидов после кардиохирургических вмешательств

Этап исследования еп25о4птнмПп еп28о0птнмПп

м ед. опт. пл. ед. опт. пл.

Исходный (до операции), n=61 0,31±0,011 0,42±0,014

Сутки

1-е, n=63 0,39±0,0211** 0,51±0,027**

3-5-е, n=32 0,36±0,024 0,48±0,037

8-12-е, n=56 0,33±0,012 0,44±0,015

** р<0,01 различия достоверны по сравнению с исходным уровнем

ОБСУЖДЕНИЕ

Реакции острой фазы воспаления активируются цитокинами, под влиянием которых ге-патоциты продуцируют гетерогенную группу острофазовых белков, среди которых наибольшее внимание привлекают СРБ, АТ, ЦП. Клиренс циркулирующих цитокинов также обеспечивается печенью, и нарушение ее функции приводит к задержке элиминации цитокинов [14].

Вместе с тем увеличение уровня СРБ, зарегистрированное в послеоперационном периоде у кардиохирургических больных, не может рассматриваться только как маркер острофазовой реакции. Многообразие известных функций этого белка дает основание считать увеличение его продукции важным адаптивным механизмом в условиях развития воспалительного ответа на хирургическое вмешательство. В пользу этого свидетельствуют данные об ан-тиоксидантных свойствах СРБ [11], о его роли в связывании и выведении эндогенных и экзогенных токсинов, поврежденных циркулирую-

щих клеток, модифицированных липопротеидов. В то же время следует принимать во внимание и то обстоятельство, что СРБ усиливает фагоцитоз, в процессе которого активные формы кислорода, генерируемые лейкоцитами, стимулируют продукцию моноцитами провоспалитель-ных цитокинов. Это ведет к потенцированию воспалительных реакций [16] и, возможно, к торможению микросомального окисления, что было продемонстрировано на культуре гепато-цитов под влиянием ФНО-а [15]. Выявленная нами отрицательная корреляционная связь между уровнем СРБ и клиренсом антипирина в первые сутки после операции (г = -0,39, р < 0,05) может свидетельствовать о провоспа-лительных свойствах этого белка и его роли в подавлении биотрансформационной активности печени после кардиохирургических вмешательств, а зависимость между содержанием СРБ и МДА через 8-12 сут. (г = 0,48; р < 0,05) отражает вклад СРБ в усиление перекисного окисления липидов (ПОЛ).

Патология кровообращения и кардиохирургия • № 1 • 2006

Негативным реактантом острой фазы, концентрация которого в крови уменьшается, считается альбумин. Достоверное снижение его уровня после операции, с одной стороны, является результатом значительных потерь белка в результате усиления катаболических процессов, а с другой стороны, может свидетельствовать о том, что синтетическая функция печени непосредственно после кардиохирургичес-кого вмешательства оказывается недостаточной для компенсации этих потерь. Необходимо иметь в виду, что снижение уровня альбумина в крови может вносить вклад в нарушение транспорта лекарственных средств и замедление метаболизма ксенобиотиков. Наличие слабой, но статистически значимой корреляции между клиренсом антипирина и содержанием альбумина (г = 0,23, р < 0,05) выявлено у кар-диохирургических больных в первые сутки после операции.

Ранее было показано, что при развитии воспалительного ответа снижение связывающей способности альбумина приходится на период максимального увеличения в крови содержания острофазовых белков, и в том числе СРБ [8]. Уменьшение уровня альбумина может повлечь за собой также снижение буферной емкости антиоксидантной системы за счет ее тиолово-го звена, так как альбумин является источником SH-групп [2]. Это может быть одной из причин поддержания высокой активности ПОЛ в послеоперационном периоде у кардиохирурги-ческих больных.

Роль реакций ПОЛ в патологии клетки рассматривается многими исследователями в неразрывной связи с цитохром Р-450-зависимы-ми реакциями гидроксилирования, поскольку оба типа реакций обеспечиваются едиными системами транспорта электронов и протонов, локализованными в эндоплазматической сети гепатоцита [1, 4]. Усиление ПОЛ может приводить к модификации макромолекул, развитию деструктивных процессов в мембранах, инактивации цитохрома Р-450 и вносить вклад в угнетение активности монооксигеназной системы печени [10].

Источником активных форм кислорода могут выступать также активированные нейтро-филы, выполняя соответственно роль пускового фактора интенсификации свободнорадикальных реакций. В этой связи накопление перекисных метаболитов может рассматриваться как неспецифический маркер биологической реакции воспаления. Выявленное нами снижение биотрансформационной активности печени в пер-

вые сутки после кардиохирургической операции сопровождалось увеличением содержания перекисных метаболитов в крови, угнетением антирадикальной активности, представленной ЦП, и возрастанием активности антиперекис-ного фермента каталазы.

Статистически значимая корреляция между клиренсом антипирина и содержанием ЦП (г = 0,25, р < 0,05 ) позволяет предположить, что в ингибирование активности цитохром Р-450-за-висимых монооксигеназ под влиянием перекис-ных процессов вносит вклад снижение защитной роли антиоксидантов. Стабилизирующая роль антиоксидантов, ограничивающих спонтанную деструкцию цитохрома Р-450 при усилении свободнорадикального окисления, была установлена в экспериментальных исследованиях на культуре гепатоцитов [6].

Церулоплазмин считается основным внеклеточным антиоксидантом, механизм его действия связан с участием в окислении двухвалентного железа, формированием комплекса Fe3+-трансферрин и в результате с блокированием восстановительных свойств железа [12]. Он обладает также противовоспалительной и иммуномодулирующей активностью, показанной как в модельных системах, так и при клинических исследованиях [9, 17]. Применение ЦП для лечения послеоперационных гнойно-септических осложнений и полиорганной недостаточности выявило его особенно благоприятное влияние на паренхиматозную функцию печени [9].

Активированные нейтрофилы являются источником не только активных форм кислорода, но и агрессивных протеолитических ферментов, обладающих значительным деструктивным потенциалом. Поэтому уменьшение интенсивности микросомального окисления в гепатоцитах может быть следствием протеолитической деградации цитохрома Р-450. Известно, что в условиях активации свободнорадикальных процессов перекисная модификация белков способствует повышению их чувствительности к про-теолитической деградации [3]. Наиболее чувствителен к модифицирующему действию свободных радикалов сывороточный альбумин [13].

Повышение концентрации АТ в крови, наблюдаемое через 3-5 сут. после кардиохирургичес-кого вмешательства, является компенсаторной реакцией организма, направленной на ингиби-рование протеазной активности нейтрофилов. Характерно, что в эти же сроки начинает восстанавливаться биотрансформационная активность печени.

Среди продуктов протеолиза, поступающих в кровь, важную роль играют среднемолекуляр-ные пептиды, которые при нарушении гомеос-татических механизмов могут стать факторами аутоинтоксикации. Возрастание содержания среднемолекулярных пептидов в крови кардио-хирургических больных в послеоперационном периоде является свидетельством активации белкового катаболизма и нарушения элиминации МСМ. Корреляционная связь, установленная между периодом полувыведения антипирина и уровнем МСМ через 3-5 сут. (r=0,66, p < 0,05) и 8-12 сут. (r = 0,39, p < 0,05) после операции, может отражать ингибирующее влияние сред-немолекулярных пептидов на функцию моноок-сигеназной системы печени.

Условия для развития эндогенной интоксикации могут также создаваться нарушениями в системе перекисное окисление - антиокси-дантная защита, что подтверждается корреляционными связями между уровнем МСМ и пе-рекисных метаболитов: МДА в 1-е сут. (r = 0,4, p < 0,05) и сопряженных триенов в 1-е, 3-и-5-е и 8-12-е сут. (r = 0,56; r = 0,84; r = 0,58 соответственно) после операции.

Восстановлению биотрансформационной активности системы печеночных монооксигеназ уже через 3-5 сут. может способствовать, с одной стороны, увеличение синтеза цитохрома Р-450, а с другой - его стабилизация за счет наблюдаемого в эти сроки возрастания антирадикальной активности, обеспечиваемой ЦП, и антипротеолитической активности, обеспечиваемой АТ. Тем не менее содержание МДА в плазме кардиохирургических больных к 8-12-м сут. после операции оставалось достоверно выше исходного, что указывало на недостаточную антиоксидантную защиту в послеоперационном периоде.

Таким образом, воспалительная реакция на хирургическую травму и ИК, сопровождающаяся усилением ПОЛ и катаболизма белков с накоплением продуктов протеолиза, может оказывать ингибирующее влияние на функцию мо-нооксигеназной системы печени. Одним из подходов к коррекции нарушений биотрансформационной функции печени при проведении лекарственной терапии в ранние сроки после кардиохирургических вмешательств может стать применение антиоксидантов как стабилизаторов цитохрома Р-450.

ВЫВОДЫ

1. Нарушение баланса в системе перекисное окисление - антиоксидантная защита, усиление катаболизма белков с накоплением продуктов их неполного распада является одной из причин снижения биотрансформационной активности печени в первые сутки после кардиохирургических вмешательств.

2. Увеличение уровня острофазовых белков в крови после операций на сердце является адекватной защитной реакцией организма на хирургическую агрессию и искусственное кровообращение и сопряжено с активацией антипере-кисного и ослаблением антирадикального звеньев антиокислительной системы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Арчаков А.И., Карузина И.И. // Вест. АМН СССР. 1988. № 1. С. 14-23.

2. Говорова Н.Ю., Шаронов Б.П., Лызлова С.Н. // Бюл. экспер. биол. и мед. 1989. № 4. С. 428-430.

3. Дубинина Е.В., Шугалей И.В. // Успехи современной биологии. 1993. Т. 111. Вып. 1. С. 71-81.

4. Логинов С., Матюшин Б.Н., Ткачев В.Д., Павлова Н.М. // Тер. архив. 1985. № 2. С. 63-67.

5. Лысикова М., Вальд М., Масиновски 3. //Цито-кины и воспаление. 2004. Т. 3. № 3. С. 48-53.

6. Новиков К.Н., Дудченко А.М., Уголев А.Г. и др. // Бюл. эксперим. биол. и мед. 1983. № 1. С. 50-52.

7. СеменюкА.В., Колесникова Л.И., Куликов В.Ю. и др. //Лабор. дело. 1982. № 10. С. 31-33.

8. Творогова М.Г., Ниязова Л.Э., Никитин С.В. и др. //Кардиол. 1992. № 11-12. С. 35-38.

9. Эделева Н.В., Осипова Н.А., Немцова Е.Р. и др. //Анестезиол. и реаниматол. 1997. № 3.

10. Doiphin D. Oxigen Radicals Biology Medicine. New York, 1988. Р. 491-500.

11. Dobrinich R., Spangnuolo P.J. //Arthrits Rheum. 1991. V. 34. № 8. P. 1031-1038.

12. Gutteridge J.M.C. //Chem.-Biol. Interact. 1985. V. 56. P. 113-120.

13. Halliwell B. // Biochem. Pharmacol. 1998. V. 37. P. 569-571.

14. MoldaverL.L., Anderson C, Gelin J., Lundholm K.G. //Amer. J. Physiol. 1988. V. 254. P. 450-456.

15. Monshouer M., McLellan R. et al. // Biochem. Pharmacol. 1996. V. 52. № 8. P. 1195-1200.

16. Pach B, Gansauge F., Gansauge S. et al. //Intensive Care Medicine. 1994. V. 20 (Suppl. 1). P. 55.

17. Samuel I., Thomas E. // Virologie. 1982. V. 33. № 1. P. 63-72.