Ключевые звенья патогенеза токсической миокардиопатии
Бунятян Н.Д.1, 3, Власова Т.И.2, Мышкина Н.А.2, Власов А.П.2, Полозова Э.И.2, Лещанкина Н.Ю.2, Прокофьев А.Б.1, 3, Гуревич К.Г.4
1 Первый Московский государственный медицинский университет (МГМУ) имени И.М. Сеченова
2 Мордовский государственный университет (МГУ) имени Н.П. Огарева
3 Научный центр экспертизы средств медицинского применения (НЦЭСМП) Россия,
4 Московский государственный медико-стоматологический университет (МГМСУ) имени А.И. Евдокимова
РЕЗЮМЕ
эндотоксикоз миокардиопатия перитонеальный
Цель. Выявить ключевые звенья патогенеза токсической миокардиопатии в условиях эндогенной интоксикации при перитоните.
Материалы и методы. Проведены экспериментальные исследования на собаках (п = 24). Смоделирован гнойный каловый перитонит. В динамике процесса исследовали содержание токсических продуктов в плазме крови, липидный состав, интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность фосфолипазы А2, супероксиддисмутазы, показатели гипоксии ткани миокарда. Оценивали трофику и электрогенез миокарда, изменения показателей электрокардиограммы. Проводили гистологическое исследование ткани миокарда.
Результаты. Развитие эндотоксикоза перитонеального генеза вызывает значительные нарушения метаболизма и функции сердца с развитием миокардиопатии. Ключевую роль в развитии и прогрессировании повреждений сердца при эндотоксикозе играет нарушение целостности биомембран и расстройство процессов, реализующихся с их участием. К числу основных среди них относят количественную и качественную модификацию фосфолипидов мембран кардиоцитов.
Заключение. Полученные факты свидетельствуют о ключевой роли сопряженности дислипидных явлений в исследованных клеточных структурах с интенсификацией перекисного окисления липидов, увеличением активности фосфолипазы А2, гипоксией, что подтверждает значимость данных процессов в дестабилизации фосфолипидной матрицы биомембран.
Ключевые слова: эндогенная интоксикация, перитонит, миокардиопатия.
ABSTRACT
Key elements of toxic myocardiopathy pathogenesis
Bunyatyan N.D.1, 3, Vlasova T.I.2, Myshkina N.A.2, Vlasov A.P.2,
Polozova E.I.2, Leshchankina N.Yu.2, Prokofiev A.B.1, 3, Gurevich K.G.4
1 I.M. Sechenov First Moscow State Medical University
2 National Research Ogarev Mordovia State University
3 Scientific Center for Expert Evaluation of Medicinal Products 8/2, Petrovsky Blv,
4 A.I. Yevdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry
Goal. To identify key links in the pathogenesis of toxic myocardiopathy in conditions of endogenous intoxication in peritonitis.
Materials and methods. Experimental studies were carried out on dogs (n = 24). The model of purulent fecal peritonitis. We studied the run-time content of toxic products in blood plasma, the lipid composition, the intensity of lipid peroxidation, the activity of phospholipase A2 and superoxide dismutase, and hypoxia of myocardial tissue. We evaluated loss of water and proteins, electrogenesis of the myocardium cells and changes in the ECG parameters. We also performed histological examination of the myocardial tissue.
Results. Experimental studies in dogs showed that the development of endotoxicosis of peritoneal origin is accompanied by significant metabolic disorders and cardiac malfunction leading to the development of myocardiopathy. The most important role in the development and progression of myocardial damage in endotoxicosis is played by biomembrane damage and disruption of associated processes. The main processes are quantitative and qualitative modifications of phospholipids in cardiac cell membranes.
Conclusion. The obtained data demonstrate the key role of the interrelation between dyslipidemia in the investigated cellular structures and intensification of lipid peroxidation, an increase in phospholipase A2 activity, and hypoxia; which confirms the significance of these processes in destabilization of the phospholipid matrix of biomembranes.
Key words: endogenous intoxication, peritonitis, myocardiopathy.
ВВЕДЕНИЕ
Кардиальная патология - осложнение многих заболеваний, в том числе хирургических, сопровождающихся синдромом эндогенной интоксикации (ЭИ) [1]. Первостепенной задачей исследователей является изучение молекулярных механизмов расстройств морфофункционального состояния миокарда, что имеет не только академическое значение, но и представляет основу для осмысленных практических лечебных действий [2].
Патологические изменения сердечно-сосудистой системы при синдроме эндогенной интоксикации определяются совокупностью ряда патогенетических механизмов. Анализ литературных данных не дает полного представления о патогенезе кардиотоксических повреждений, обусловленных эндогенной интоксикацией [3].
Цель исследования: выявить ключевые звенья патогенеза токсической миокардиопатии в условиях эндогенной интоксикации при перитоните.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Все манипуляции с животными проводили под общим обезболиванием. Гнойный перитонит моделировали на 24 взрослых беспородных собаках путем инфузии каловой взвеси в брюшную полость (Власов А.П., 1991). Через 24 ч после моделирования с помощью срединной лапаротомии проводили оценку возникших патоморфологических изменений в брюшной полости. Затем выполняли ее санацию и ушивали брюшную стенку. На контрольных этапах наблюдения (1-, 3-, 5-е сут) животным производили релапаротомию, торакотомию, забор крови из бедренной и коронарных вен путем пункции, биопсию тканей левого желудочка сердца. Такого рода манипуляции проводили только один раз, поэтому каждый контрольный этап включал восемь особей. Антибактериальная терапия в послеоперационном периоде включала гентамицин внутримышечно из расчета 0,8 мг/кг массы тела, инфузионная терапия - 5%-й раствор глюкозы и 0,89%-й раствор хлорида натрия внутривенно из расчета 50 мл/кг массы животного.
Применялись следующие методики: световая микроскопия биоптатов ткани миокарда при окраске препаратов гематоксилином и эозином; определение уровня токсинов в плазме крови (среднемолекулярные пептиды определяли после реакции с трихлоруксусной кислотой с помощью спектрофотометра СФ-46 (Пикуза О.И., Шакирова Л.З., 1994); общую и эффективную концентрации альбумина в крови - с использованием анализатора АКЛ-01 «Зонд» (Грызунов Ю.А.,
Добрецов Г.Е., 1994)). В ходе операции регистрировали редокс-потенциал для оценки электрогенеза тканей миокарда с использованием иономе- тра ЭВ-74. Определяли коэффициент диффузии кислорода в тканях миокарда (Труфанов Л.А., 1991), выраженность процесса липопереокисле- ния тканей миокарда по содержанию первичных (Ганстон Ф.Д., 1986) и вторичных продуктов (малонового диальдегида), активность супероксид- дисмутазы (Гуревич В.С. и др., 1990) и фосфолипазы А2 (Трофимов В. А., 1999). Определяли показатели гипоксии тканей миокарда: содержание пировиноградной кислоты (Кушманова О.Д., Ивченко Г.М., 1983); содержание молочной кислоты (Меньшиков В.В., 1987). Липиды из тканей миокарда экстрагировали хлороформ-метаноло- вой смесью (Хиггинс Дж.А., 1990), фракционировали методом тонкослойной хроматографии. Молекулярный анализ проводили на денситометре Model GS-670 (BIO-RAD, США) с соответствующим программным обеспечением (Phosphor Analyst/PS Software). Регистрировали электрокардиограмму (ЭКГ) в стандартных отведениях на электрокардиографе ЭК ЭТ-01-«Р-Д».
Данные обрабатывали методом медицинской статистики с использованием 7-критерия Стью- дента и коэффициента корреляции Пирсона (http://medstatistic.ru/index.php, программы Excel 7.0 и Statistica 8.0).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
При моделировании острого гнойного перитонита в течение 24 ч у животных развивался синдром ЭИ. В течение первых 3 сут явления ЭИ прогрессировали, о чем свидетельствовала динамика показателей токсических продуктов в плазме крови. Уровень токсических продуктов гидрофильной природы (молекул средней массы МСМ280 и МСМ254) в динамике болезни был повышен на 169,3-236,7% по сравнению с нормой. Гидрофильные токсические соединения, оцененные по общей и эффективной концентрации альбумина, - на 154,5-272,9% (р < 0,05).
Синдром ЭИ характеризовался изменением микроструктуры ткани миокарда, которое можно определить как дисметаболическую кардиомиопатию. Были выявлены явления дистрофии (белковой, липидной и вакуольной), атрофии кардиомиоцитов. Зарегистрированы отек и лимфо- гистиоцитарная инфильтрация стромы миокарда. Встречался некроз отдельных кардиомиоцитов, а также признаки микроциркуляторных нарушений (расширение и полнокровие капилляров и венул, микроварикозы, умеренный и очаговый диапедез эритроцитов, набухание стенок мелких интрамуральных и субэндокардиальных артерий, спазмирование отдельных артериол).
Известно, что значимым пусковым фактором патогенеза различных заболеваний является расстройство липидного метаболизма [4]. Нами проведен анализ основных липидов тканевых структур миокарда.
Установлено, что в сердечной мышце показатели липидного обмена подвержены существенной модификации. Отмечалось по сравнению с нормой уменьшение уровня эстерифицированно- го холестерола на 17,5% (р < 0,01) и количества суммарных фосфолипидов (СФЛ) на 11,7% (р < 0,01), фракционный состав которых также изменялся. Показано уменьшение по сравнению с нормой уровня сфингомиелина (СМ), фосфа- тидилсерина (ФС) и фосфатидилинозита (ФИ) на 9,7; 21,2 и 11,5% соответственно (р < 0,05).
При этом регистрировали повышение относительно нормы уровня моноацилглицерола (МАГ) на 17,8% (р <* 0,05), диацилглицерола (Д А Г) на 12,0% (р < 0,01), триацилглицерола (ТАГ) на 11,6% (р < 0,05) и фракции свободных жирных кислот (СЖК) на 19,1% (р < 0,01), существенное повышение количества лизофосфолипидов (ЛФЛ) на 312,9% (р < 0,001).
Через 1 сут после создания модели перитонита изменения в спектре липидов нарастали. В сердечной мышце отмечено увеличение уровня МАГ на 78,5% (р < 0,001), ДАГ - на 24,5% (р < 0,001), ТАГ - на 22,9% (р < 0,001), холестерола - на 14,7% (р < 0,05), СЖК - на 37,7% (р < 0,001), ЛФЛ - на 522,6% (р < 0,001). Спектр СФЛ представлен еще большим снижением уровня СМ на 22,1% (р < 0,001), фосфатидилхоли- на (ФХ) - на 17,5% (р < 0,001), ФС - на 37,4% (р < 0,001), при достоверном увеличении ФИ на 22% (р), фосфатидилэтаноламина (ФЭА) -на 21,7% (р < 0,001).
В ткани миокарда на 3-и сут эксперимента регистрировали повышение уровня МАГ на 98,2% (р < 0,001), ДАГ - на 15,5% (р < 0,001), ТАГ - на 25,2% (р < 0,01), СЖК - на 121,6% (р < 0,001), ЛФЛ - на 445,2% (рколичества эстерифицированного холестерола на 45,6% (р < 0,001), СФЛ - 20,1% (р < 0,001), в спектре которых снижалось содержание СМ, ФХ, ФС на 19,1; 20,8; 44,4% (р < 0,001) соответственно, повышалась доля ФИ на 31,8 и ФЭА - на 31,2% (р < 0,001) соответственно.
Проводя анализ результатов исследований липидного состава тканевых структур миокарда на конечном этапе наблюдения, выявлено повышение содержания МАГ на 87,7% (р < 0,001), ДАГ - на 30,6% (р < 0,001), СЖК - на 169,8% (р < 0,001), холестерола - на 10,2% (р < 0,05), ЛФЛ - на 367,7% (р < 0,001), при достоверном уменьшении уровня ЭХС на 43,3% (р < 0,001) и СФЛ - на 14,5% (р < 0,01), в спектре которых выявлено снижение уровня СМ на 14,6% (р < 0,01), ФХ - на 15,3% (р < 0,001), ФС - на 60,3% (р < 0,001) при увеличении уровня ФИ на 24,8% (р < 0,01), ФЭА - на 20,4% (р < 0,001).
Исследования показали, что в ткани сердечной мышцы при остром перитоните интенсифицируется процесс липопереоксиления (рис. 1). Об этом свидетельствует достоверное увеличение на всех этапах исследования по сравнению с нормой уровня диеновых конъюгатов на 52,2-104,3% (р < 0,05), триеновых конъюгатов - на 100,0121,4% (р < 0,05), малонового диальдегида - на 50,6-56,9% (р < 0,05), а также активности фосфолипазы А2 на 92,3-197,6% (р < 0,05). Регистрировали уменьшение активности супероксиддисмута- зы на 48,8-50,7% (р < 0,05).
Рис. 1. Показатели уровня малонового диальдегида (МДА), супероксиддисмутазы (СОД) и фосфолипазы А2 (ФЛА2) в ткани миокарда при гнойном перитоните на фоне инфузионной терапии. Здесь и в рис. 2, 3: * достоверность отличия по отношению к исходу при p < 0,05
При остром воспалении брюшины, как показали наши исследования, развивалась тканевая гипоксия сердца, что подтверждалось увеличением в тканях левого желудочка содержания молочной и пировиноградной кислот на 127,1-167,4 и 147,8-456,5% соответственно (р < 0,05) по сравнению с исходными данными до воспроизведения у животных перитонита (рис. 2).
Рис. 2. Динамика изменений содержания молочной кислоты (МК) и пировиноградной кислоты (ПВК) в ткани сердца при остром гнойном перитоните на фоне инфузионной терапии
Fig. 2. The dynamics of the changes in the level of lactic acid (LA) and pyruvic acid (PA) in the myocardial tissue under acute purulent peritonitis against the background of infusion therapy
Одним из уровней реализации патологических эффектов токсемии в условиях перитонита являются генерализованные макро- и микроцирку- ляторные нарушения. В сердце выявлены изменения транскапиллярного обмена, электрогенеза тканей и их диффузионной способности для кислорода. Это подтверждалось падением окислительно-восстановительного (редокс) потенциала, уменьшением коэффициента диффузии кислорода, повышением продукции капиллярного фильтрата и белка. Зарегистрировано и увеличение кровенаполнения миокарда.
Полученные нами фактические данные свидетельствуют о нарушении электрофизиологи- ческих параметров сердечной мышцы на фоне эндотоксикоза, которые были зарегистрированы в виде изменения интервалов ЭКГ. Выявлено увеличение частоты сердечных сокращений, уменьшение длительности интервалов ИИ, PQ, QT и амплитуды основных зубцов на ЭКГ: Б и Т. Амплитуда зубца Q, напротив, возрастала на
38,4-116,5% (р < 0,05) (рис. 3).
Рис. 3. Динамика изменений частоты сердечных сокращений (ЧСС), высоты зубцов и длительности интервалов электрокардиограммы (ЭКГ) при остром гнойном перитоните в условиях инфузионной терапии Fig. 3. The dynamics of the changes in the heart rate (HR), ECG wave height and interval duration (ECG) under acute purulent peritonitis in conditions of infusion therapy
На фоне развивающегося эндотоксикоза регистрировалось увеличение эктопической активности миокарда в виде нарушений ритма сердца, которые возникали у 18 (75%) из 24 животных и были представлены преимущественно наджелудочковой экстрасистолией, реже - желудочковой бигеминией. У 6 (25%) из 24 животных были зарегистрированы и ишемические изменения на ЭКГ в виде депрессии сегмента БТ.