На правах рукописи

ВЛИЯНИЕ КЕТАМИНА И ТИОПЕНТАЛА НАТРИЯ

НА ПРОЦЕСС ЛИПИДПЕРОКСИДАЦИИ КРОВИ И

ЕГО КОРРЕКЦИЯ АЛЬФА-ТОКОФЕРОЛОМ У БОЛЬНЫХ

ПРИ ХОЛЕЦИСТЭКТОМИИ

03.01.04 – биохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой
степени кандидата биологических наук

Казань – 2012

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении

высшего профессионального образования

«Тюменская государственная медицинская академия»

Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Защита диссертации состоится « 31 » мая 2012г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.081.08 при ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» по адресу: 420008. г. Казань, .

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» по адресу: 5.

Автореферат разослан 28 апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета:

доктор биологических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Значительная роль в патоге­незе холецистита принадлежит активации свободно-радикального процесса окисления липидов. Холецистэктомия, в первую очередь лапароскопическая, в течение многих лет сохраняет актуальность в лечение этого заболевания. Оперативное лечение вызывает дополнительное усиление процесса липидпероксидации (ЛПО), как ответ организма на хирургический стресс, протекающий на фоне недостаточности антиоксидантной защиты (АОЗ) [ и др., 2002; и др., 2002; , 2004; и др., 2011]. При этом остаётся нерешенным вопрос, на каком этапе хирургического вмешательства формируется дисбаланс в системе ЛПО-АОЗ, которому отводится значительная роль в генезе возникновения послеоперационных осложнений. Существующая взаимообусловленность между скоростью окисления и изменением состава липидов рассматривается как физико-химическая основа гомеостаза процесса ЛПО [ и др., 1985; , 1998; и др., 2006].

В основе современной концепции анестезиологической защиты от хирургического стресса лежит дифференцированный подход и высокие требования к безопасности. Компоненты анестезий, кроме специфического действия, могут обладать и побочными эффектами, способствующие развитию патофизиологических и биохимических сдвигов в различных системах и органах организма [, 2000; и др., 2001; и др., 2004]. Кетамин и тиопентал натрия являются представителями внутривенных анестетиков, для которых исследованы фармакокинетические параметры, эффекты на функцию сердечно-сосудистой системы [ и др., 2004; , 2002]. Однако особенности влияния кетамина и тиопентала натрия на окислительный метаболизм липидов изучен недостаточно и имеющиеся в литературе данные единичны [ и др., 2004]. Кроме того, не определена взаимосвязь между выраженностью ЛПО и особенностями метаболизма липидов крови в зависимости от компонентов анестезии.

Существует высокая частота периоперационных осложнений, в основе которых лежит нарушение компенсаторных механизмов гомеостаза, развитие и прогрессирование синдрома эндогенной интоксикации [ и др., 1994; , 2004; и др., 2011]. Для решения указанной проблемы используют новые концепции обезболивания, применяют комбинации методов анестезии и их продолжительности на различных этапах операции [ и др., 2008; и др., 2008; , 2008], при этом, незначительное число исследований касаются вопросов изучения динамики показателей системы ЛПО-АОЗ в интраоперационном и раннем послеоперационном периоде [ и др., 2011; и др., 2011].

Исследование динамики процесса ЛПО, различных звеньев АОЗ мембранных и плазматических липидов имеет важное прогностическое значение для хирургических больных. Так как, способствует индивидуальному подбору компонентов анестезии, антиоксидантов и мембраностабилизирующих препаратов с целью защиты клеток орга­низма от токсического воз­действия продуктов ЛПО. Таким образом, знание динамики процессов в системе ЛПО-АОЗ, правильная оценка и своевременная коррекция этих изменений позволяет избежать более глубоких нарушений, которые могут наступить во время операции или в ближайшее время после ее окончания.

Цель исследования. Оценить влияние кетамина и тиопентала натрия в составе поликомпонентной анестезии на состояние системы ЛПО-АОЗ плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных при лапароскопической холецистэктомии и выявить возможность коррекции процесса липидпероксидации α-токоферолом.

Задачи исследования:

1. Исследовать метаболическое влияние компонентов анестезии с кетамином на показатели системы ЛПО-АОЗ плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных при холецистэктомии в периоперационный период.

2. Определить особенности влияния компонентов анестезии с тиопенталом натрия на состояние системы ЛПО-АОЗ плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных при холецистэктомии в периоперационный период.

3. Изучить особенности окислительного метаболизма липидов эритроцитов, тромбоцитов и плазмы крови в условиях поликомпонентной анестезии с кетамином или тиопенталом натрия, определить его взаимосвязь с выраженностью процесса ЛПО на интраоперационном этапе.

4. Оценить влияние компонентов анестезии с кетамином или тиопенталом натрия на активность антиоксидантной защиты в эритроцитах у больных при холецистэктомии в периоперационный период.

5. Выявить эффективность использования a-токоферол для коррекции равновесия в системе ЛПО-АОЗ и окислительного метаболизма липидов плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных при холецистэктомии в периоперационный период.

6. Установить характер корреляционных взаимосвязей показателей ЛПО и АОЗ, метаболизма липидов плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных при холецистэктомии в периоперационный период.

Положения, выносимые на защиту:

1. Лапароскопическая холецистэктомия сопровождается разнонаправленным изменением показателей ЛПО-АОЗ крови, динамика и диапазон которых зависит от комбинации компонентов анестезии и этапа оперативного лечения.

2. Специфический эффект действия комбинаций анестетиков на состояние системы ЛПО-АОЗ (активация или угнетение) проявляется интраоперационно, снижается в первые сутки после операции и зависит от мембран клеток-мишеней (эритроцитов, тромбоцитов или плазмы крови).

3. Процесс перфузии тканей в раннем послеоперационном периоде, не имеющий существенных различий в динамике показателей ЛПО-АОЗ от комбинации компонентов анестезии, характеризуется усилением ЛПО и снижением АОЗ на 3-сутки после операции, имеет более стабилизирующий характер под влиянием компонентов анестезии с тиопенталом натрия в сравнение с предоперационным уровнем.

4. Активацию ЛПО можно уменьшить путем введения в протокол анестезии a-ТФ, антирадикальный и мембранотропный эффект которого более выражен в условиях анестезии с тиопенталом натрия в сравнение с кетамином.

Научная новизна работы. Впервые проведен комплексный анализ изменений в системе ЛПО-АОЗ под влиянием компонентов анестезии с кетамином или тиопенталом натрия при лапароскопической холецистэктомии в периоперационном периоде. Получены новые данные, существенно дополняющие сведения о характере окислительного метаболизма липидов крови на этапах интраоперационного влияния компонентов анестезии и процесса перфузии тканей в раннем послеоперационном периоде.

Выявлен разнонаправленный эффект метаболического влияния компонентов анестезии на этапах оперативного лечения. Окислительный метаболизм липидов характеризуется интраоперационным разнонаправленным изменением скорости окисления липидов и увеличением содержания продуктов ЛПО, при одновременном снижении концентрации общих липидов и активности компонентов АОЗ. Так же выявлен разнонаправленный характер изменений состава фосфолипидов, холестерола и его эфиров.

Впервые получены данные, свидетельствующие о значительном угнетении процесса ЛПО в условиях анестезии с тиопенталом натрия на интраоперационном этапе, что подтверждается снижением скорости окисления липидов, динамикой изменений содержания фракций фосфолипидов (увеличение) и холестерола (снижение), при сопряженном снижении коэффициента ОХС/ОФЛ. Установленный антиоксидантный эффект компонентов анестезии с тиопенталом натрия наиболее выражен в мембранных липидах, в сравнении с липидами плазмы.

Впервые показано, что процесс перфузии тканей в раннем послеоперационном периоде не имеет существенных различий в динамике показателей ЛПО-АОЗ от комбинации компонентов анестезии. Метаболические изменения носят фазный характер с максимальной активацией ЛПО и снижением АОЗ на 3-сутки после операции в липидах плазмы, менее выраженные – эритроцитов и тромбоцитов. Указанные изменения носят более стабилизирующий характер под влиянием компонентов анестезии с тиопенталом натрия на этапах исследования и в сравнение с предоперационным уровнем процесса липидпероксидации.

Впервые установлено, что антирадикальный и мембранотропный эффект a-ТФ проявляется на всех этапах исследования и более выражен в условиях анестезии с тиопенталом натрия, в сравнение с кетамином, сопровождается угнетением ЛПО, увеличением содержания ОФЛ и снижением коэффициента ОХС/ОФЛ. Эффект стабилизирующего влияния a-ТФ проявляется в большей степени в мембранных липидах, затем плазматических.

Выявленные метаболические сдвиги в системе ЛПО-АОЗ на этапах оперативного лечения позволяют определить адекватность анестезиологической защиты больного от хирургического стресса, возможность ограничивать гомеостатические и гемокоагуляционные сдвиги путем введения в протокол анестезии компонентов с антиоксидантными свойствами, а также прогнозировать возможные направления послеоперационных осложнений.

Практическая ценность работы. Полученные результаты показали различный характер влияния комбинаций анестетиков с кетамином или тиопенталом натрия на состояние системы ЛПО-АОЗ при лапароскопической холецистэктомии, что необходимо учитывать при анестезиологическом обеспечении операции с целью повышения компенсаторных возможностей организма.

Установленные нарушения процессов ЛПО - АОЗ в условиях лапароскопической холецистэктомии, дальнейшая активация на этапах лечения и их патогенетическая роль усиливают актуальность проблемы профилактики и коррекции этих нарушений антиоксидантами в период подготовки больного к операции, а так же во время операции и в ближайшее время после ее окончания.

Результаты исследования обращают внимание практикующих врачей на возможность ограничивать гомеостатические и гемокоагуляционные сдвиги путем введения в протокол анестезии компонентов с антиоксидантной активностью, что обеспечивает более высокую гемодинамическую стабильность, нормализует метаболические процессы мембранных и плазматических липидов, улучшает АОЗ в клетке, снижает риск послеоперационных осложнений.

Полученные данные использованы при подготовке кафедрами биологической и аналитической химии ТюмГМА двух книг: «Влияние анестетика на развитие окислительного стресса при хирургических вмешательствах» (Тюмень: 000 Печатник», 200с.; «Окислительный метаболизм липидов крови при критических состояниях» (Тюмень: 000 Печатник», 201с.)

По материалам исследования подготовлены и опубликованы методические рекомендации: 1) «Анализ состояния системы липидпероксидации и антиоксидантной защиты крови при критических состояниях» (Тюмень, 200с.); 2) «Состояние системы липидпероксидации крови у больных прир больных истемы липидпероксидации кронд А. В., , Бессонова эндогенных антиоксидантов хирургическом лечении хронического калькулезного холецистита в зависимости от выбора анестетика» (Тюмень, 2008. – 27 с.); 3) «Использование эндогенных антиоксидантов у больных при хирургическом лечении хронического калькулезного холецистита» (Тюмень, 2008. – 35 с.).

Комплексный анализ состояния системы ЛПО-АОЗ клетки включен в рекомендательный протокол лечения больных при критических состояниях в отделения анестезиологии и реанимации ГБУЗ ТО ОКБ №2, ГБУЗ ТО ОКБ №1 (4 акта внедрения), а также используется в элективном курсе кафедр аналитической и органической химии, биологической химии ГБОУ ВПО ТюмГМА Росздрава (2 акта внедрения).

Апробация работы. Результаты работы доложены на общем заседании кафедр аналитической и органической химии, биохимии, гигиены (2011); на конгрессе Терапевтов "Урал-2009"; на VI съезде ассоциации анестезиологив-реаниматологов северо-запада России - Санкт-Петербург, 2011; на Всероссийской научно - практической конференции "Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения больных в многопрофильном лечебном учреждении" - Санкт-Петербург, 2009, 2011; на межрегиональной научно - практической конференции - Екатеринбург, 2009; на межрегиональной научно - практической конференции - Тюмень, 2009; на 45-й Всероссийской научной конференции с международным участием студентов и молодых ученых - Тюмень, 2011.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 16 печатных работах, в том числе в медико - биологических журналах - 2 статей, которые рекомендованы ВАК для публикации диссертационных материалов; в монографиях: «Влияние анестетика на развитие окислительного стресса при хирургических вмешательствах» - Тюмень: , 2008.- С.22-36: «Окислительный метаболизм липидов крови при критических состояниях» - Тюмень: ООО "Печатник", 2010.- С.35-46.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 154 страницах машинописи, включает «Введение», «Обзор литературы», «Материалы и методы исследования», «Результаты собственных исследований», «Обсуждение результатов и заключение», «Выводы» и список литературы (210 отечественных и 67 зарубежных источников). Работа представлена 28 таблицами и иллюстрирована 33 рисунками.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Характеристика групп исследования. Проведено комплексное обследование 142 больных калькулезным холециститом (женщины, возраст 44,5±4,3 года). Всем пациентам выполнена лапароскопическая холецистэктомия. У %) больных имелись сопутствующие патологии: хронические обструктивные заболевания легких –%), сахарный диабет –%), ожирение – %), ИБС –%). Отбор пациентов в группы проводили на основании данных клинического обследования до операции, тестирования состояния системы ЛПО-АОЗ в эритроцитах, определяя показатели: СО, ПИ, ДК и ОЛ. Все пациенты были распределены на 4 группы в соответствии с протоколом анестезии и дополнительно проводимой антиоксидантной терапии. Комбинация компонентов по группам: в 1-й группе пациентов (37 чел.) и 3-й (33 чел.) использовали кетамин (1-1,5 мг/кг в час), во 2-й группе пациентов (42 чел.) и 4-й (30 чел.) - тиопентал натрия (не более 1000 мг за операцию). Анальгезирующий компонент анестезии во всех группах обеспечивался фентанилом (5-10 мкг/кг в час), миоплегия поддерживалась ардуаном (0,1-0,05 мг/кг в час). Пациентам 3-ей и 4-ой групп дополнительно назначали («Эвитол», фирма КРКА) в виде 20% раствора внутримышечно по схеме: в 1-е сутки по 200 мг – за 12 часов до операции, во время вводного и основного наркоза; далее по 600 мг ежедневно по 5-е сутки включительно. Эффект компонентов анестезии в модельных системах: антиоксидантный (тиопентал натрия, фентанил); прооксидантный (кетамин), нет данных (ардуан); [ А и др., 2002; и др., 1999]. Длительность операции: 58,6±3,8 мин. Для каждого пациента выполнено 165 исследований. В качестве группы сравнения (контрольная группа) обследовано 35 донора (женщины) в возрасте 42,5 ± 12,7 лет.

Используемые приемы и методы. Кровь на исследование брали из периферической вены на этапах операции: 1 – предоперационный, данные характеризуют исходное состояние системы ЛПО-АОЗ крови; 2 – интраоперационный (через 50,3 ± 3,4 мин. от начала операции), выявляется влияние компонентов анестезии на состояние системы ЛПО-АОЗ на фоне хирургического стресса; 3 - (1-е сутки), 4 - (на 3-и сутки) и 5 - (на 5-е сутки) - послеоперационного периода, в течение которого возможно усиление ЛПО за счет процесса реперфузии тканей, данные характеризуют направление в динамике состояния системы ЛПО-АОЗ. Состояние окислительного метаболизма липидов (ЛПО и АОЗ) оценивали в эритроцитах, тромбоцитах и плазме крови. Липиды эритроцитов и плазмы экстрагировали 10-кратным избытком смеси гептана и изопропилового спирта (1:1), тромбоцитов – 50-кратным избытком этой же смеси.

Показатели ЛПО определяли в гептановой фазе [ и др., 1987]: скорость окисления (СО, мм3 /мин), период индукции (ПИ, мин/мл) определяли при инициированном динитрилазобисизомасляной кислотой окислении липидов и выражали ПИ как время поглощения пробой 25 мм3 О2, а СО - как угол наклона линейного участка кинетической кривой: содержание диеновых коньюгатов (ДК, мкМ/мл) устанавливали по оптической плотности (l = 232 нм), общие липиды (ОЛ, мг/мл) - по величине оптической плотности (l = 534 нм), после реакции с фосфорнованилиновым реактивом. Содержание фосфолипидов (ФЛ, мкМ/мл) - по реакции неорганического фосфора с малахитовым зеленым (l = 260 нм); содержание СХС и ЭХС (мкМ/мл) - по реакции с хлоридом железа (III) (l = 540 нм) [, 2002].

Активность АОЗ оценивали в гемолизате эритроцитов: СОД (ус. ед./мл эр.) определяли по степени ингибирования реакции восстановления нитросинего тетразолия (l = 540 нм); каталазы (мкмоль/мин·л) после реакции с пероксидом водорода (l = 260 нм). Содержание a-ТФ (мкмоль/л) определяли в гептановом экстракте по реакции восстановления железа (III) в присутствии о-фенантролина (λ =490 нм) [, 2002].

Анализ результатов. Математическую обработку полученных количественных данных проводили с помощью медико-биологической программы Biostat 4.03 (, 1998) методом вариационной статистики для малых рядов наблюдений, вычисляя среднюю арифметическую (М), среднюю ошибку средней арифметической (m) и среднее квадратичное отклонение (σ). Достоверность отличий оценивали, вычисляя доверительный коэффициент Стъюдента (t) и степень вероятности (p). Взаимосвязи переменных анализировали методом ранговой корреляции Спирмена (rs). Различия между сравниваемыми группами рассматривали как достоверные при значениях степени вероятности <0,05. Графический анализ результатов приводили в системе Microsoft Graf (приложение WS Word 2003) с построением апроксимационных графиков, корректность которых характеризовали коэффициентами аппроксимации (R2).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Дооперационное исследование показателей системы ЛПО - АОЗ мембранных и плазматических липидов крови больных калькулезным холециститом позволило установить активацию процесса липидпероксидации в сравнение с данными контрольной группы (здоровые доноры). У больных калькулезным холециститом выявлено увеличение ДК в мембранных липидах (на 30-35%; p<0,01) и недостоверное изменение в плазме, при сопряженном снижении СО (в 3-5раз; p<0,001) и увеличение ПИ (в 7-8,2 раза; p<0,001) для всех исследуемых субстратов в сравнение с контрольной группой. Параллельно зарегистрировано повышение содержания ОЛ (на 28-32%; p<0,01) в тромбоцитах и плазме, недостоверное изменение в эритроцитах. Установлено снижение активности СОД и каталазы соответственно на 43,6% (p<0,001) и 25,6% (p<0,001), а содержание a-ТФ – на 36,3%(p<0,001). Указанные изменения сопровождаются повышением коэффициента ДК/СОД в 2,5 раза (p<0,001). Как показали наши исследования, хирургическое вмешательство и компоненты анестезии усиливают дисбаланс в системе ЛПО-АОЗ, которому отводится значительная роль в возникновения послеоперационных осложнений.

Оценка метаболических эффектов компонентов анестезии на процесс ЛПО в мембранных и плазматических липидах. Проведенные нами исследования показали, что у больных в условиях анестезии в группах сравнения изменения показателей ЛПО-АОЗ в эритроцитах (содержание ДК и ОЛ, величины СО и ПИ) носят фазовый характер (в сторону уменьшения или увеличения) в зависимости от этапа операции. Выявленная динамика изменений, по всей видимости, отражает сдвиги адаптационно-компенсаторных реакций организма к действию таких факторов, как хирургический стресс, компонентов анестезии, процесса реоксигенации тканей. Однако направленность и степень выраженности показателей ЛПО на интраоперационном этапе (2 этап) и на 5-е сутки послеоперационного периода (5 этап) существенно зависит от комбинации компонентов анестезии.

Так, исследование процесса ЛПО в мембранах эритроцитов, показало достоверное увеличение содержания ДК на 2-м этапе в условиях анестезии с кетамином на 48,62%, с тиопенталом натрия - на 49,8% (табл. 2), на 3-м этапе содержание ДК равноценно снижается и достигает предоперационных значений. К 5-м суткам установлено увеличение содержания ДК в условиях анестезии с кетамином, в отличие от тиопентала натрия, где показано уменьшение показателя до исходного уровня. Одновременно выявлено разнонаправленное изменение СО (увеличение на 52,02%; р<0,05) в условиях анестезии с кетамином и тиопенталом натрия (снижение на 43,86%; р<0,05) на 2-м этапе в сравнении с предоперационным уровнем. Выявленная динамика может свидетельствовать в пользу антиоксидантных свойств компонентов анестезии с тиопенталом натрия. Высокая липофильность тиопентала натрия и способность к кумуляции могут определять более продолжительное его действие в направлении сохранения гомеостаза клетки. При этом регистрировалась активация липолиза, на что указывало снижение содержания ОЛ к 5-му этапу в 2,1 раза (р<0,01) и в 2,05 раз (р<0,01) соответственно в 1-ой и 2-ой группах. Известно, что активация липолиза сопряжена с развитием тканевой гипоксии, универсальными механизмами которой являются интенсификация процессов ЛПО и анаэробный гликолиз и, как следствие, ацидоз, который нарушает течение многих ферментативных реакций, активирует некоторые фосфолипазы [ и др., 1997].

Результаты исследования показателей ЛПО-АОЗ на 3-и сутки показали усиление процесса ЛПО и однонаправленное изменение показателей, о чем свидетельствует повышение содержания ДК (на 22,78% и 18,03%; р<0,05), СО (на 41,93% и 28,12%; р<0,05) и снижением ПИ (на 20,57% и 26,41%; р<0,05) соответственно в 1-ой и 2-ой группе.

Таблица 1

Влияние анестезии с кетамином на показатели ЛПО – АОЗ

в мембранах эритроцитов (M ± m)

Примечание. а) - р<0,05; b) - р<0,01; c) - р<0,001 по сравнению с предыдущим этапом.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7