На правах рукописи

К А Р М Е Н

Наталья Борисовна

ЦИТОПРОТЕКЦИЯ ПРИ ГИПОКСИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЯХ

14.00.37 - анестезиология - реаниматология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора медицинских наук

МОСКВА, 2008

Работа выполнена в Государственном Учреждении «Научно-исследовательский институт Общей Реаниматологии РАМН» и Учреждении Российской Академии Наук «Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН» (Пущино).

Защита состоится «___» ________________ 2008 г. в __________ часов на заседании диссертационного совета Д. 001.051.01. при ГУ «Научно-исследовательский институт Общей Реаниматологии РАМН» Москва, строение 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ «Научно-исследовательский институт Общей Реаниматологии РАМН» Москва, строение 2.

Автореферат разослан «____» __________ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор медицинских наук, профессор

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Гипоксия – основная причина формирования критических состояний независимо от этиологии. Повреждающий эффект гипоксии проявляется в первую очередь на уровне мембран клеток, приводя в дальнейшем к расстройству функций всех органов и систем организма. Сложность разработки методов эффективной коррекции гипоксических состояний определяется тем, что в эти процессы вовлечены функциональные системы транспорта и потребления кислорода, контролируемые на разных уровнях организации – от дыхательного центра и внешнего дыхания до дыхательной цепи митохондрий. (, 1988, , 1989; , 1994; , 2000; , 1997, 2001; -бина и соавт., 2004). В условиях гипоксии, сопряженной с ответной воспалительной реакцией на повреждение тканей, происходит двухсторонняя атака клеточных мембран активными формами кислорода (АФК): внутри клетки – АФК, генерируемыми в митохондриях вследствие одноэлектронных утечек в дыхательной цепи при гипоксии; снаружи – продуктами фентоновской и NADH-оксидазной реакции, активированных в полиморфно-ядерных лейкоцитах и макрофагах, концентрирующихся в областях повреждений. Двухсторонняя атака АФК инициирует перекисное повреждение мембран и разрушение клеток. Отсюда следует, что ключевым фактором защиты при гипоксических состояниях является цитопротекция, в основу которой должно быть положено, наряду с восстановлением адекватного кислородного обеспечения, предотвращение перекисного повреждения мембран клеток АФК ( и соавт., 2006, 2008; , 2007).

Профилактика и лечение гипоксических состояний в клинике реализуется путем сочетания медикаментозных (инфузионно-трансфузионная терапия, антигипоксанты, антиоксиданты) и немедикаментозных методов (искусственная вентиляция легких (ИВЛ), гипербарическая оксигенация (ГБО), экстракорпоральная детоксикация и перфузия), направленными на оптимизацию доставки и потребления кислорода. Второй компонент цитопротекции – защиту клеточных мембран – мы пытались обеспечить в клинике за счет использования перфторана и клонидина. На фармакологическом рынке страны 10 лет назад появился газопереносящий кровезаменитель на основе перфторуглеродов – перфторан. В клинических исследованиях было доказано, что наряду со способностью улучшать газотранспортные и реологические свойства крови, перфторан обладает поливалентным, в частности, цитопротекторным действием. Очевидно, этим обусловлена высокая эффективность относительно небольших доз препарата (3-5 мл на кг массы) при лечении постгипоксического поражения органов в отсутствие какого-либо дефицита кислородной емкости крови ( и соавт., 1999, 2004; , 2004; и соавт., 2004; и соавт., 2004; и соавт., 2003, 2004; , 1999 и др.). В ряде работ было показано цитопротекторное действие перфторана в отношении высокочувствительной к ишемии ткани тонкого кишечника ( и соавт., 2003, 2004; и соавт., 2004 и др.). Однако, несмотря на большое число исследований, механизм цитопротекторного действия перфторана остался невыясненным до сих пор.

Интерес к клонидину (клофелину) - агонисту центральных µ2-адренорецеп-торов, обусловлен тем, что помимо центрального симпатолитического эффекта, он способен ограничивать морфологические и функциональные последствия гипоксического повреждения, в частности, головном мозге (Yuan et al., 2001; Laudenbach et al., 2002; Stahl et al., 2002). Но механизм этого действия препарата остался неизвестным. Экспериментальные и клинические исследования цитопротекторных свойств клонидина не проводились вовсе (М. Мейз, 2004).

Воздействие гипербарической оксигенации (ГБО), используемой как средство, повышающее рО2 в артериальной крови и доставку кислорода в ткани, может сопровождаться инициацией образования АФК, и активацией вследствие этого перекисного повреждения мембранных фосфолипидов ( и соавт, 2001; и соавт., 2001, 2007; Atochin et al., 2000; Krantz et al., 2000; Hawkins et al., 2000; Papazian et al., 2003 и др.). Однако могут ли, и в какой мере, положительные эффекты ГБО быть «перекрыты» отрицательным воздействием АФК на биологические мембраны при критических гипоксических состояниях, очевидно, определяется конкретными клиническими ситуациями.

Изучение возможности и целесообразности использования перфторана, клонидина и ГБО с целью лечения острых и хронических гипоксических повреждений стало предметом данного исследования. В клинике острое гипоксическое повреждение исследовали в раннем периоде тяжелой черепно-мозговой травмы (ЧМТ), характеризующимся развитием тяжелых гипоксических повреждений (, 2002; , , 2006; Genarelly et al., 1993; Andrew, 2005 и др.). Хроническое гипоксическое повреждение в клинике исследовали при критической ишемии нижних конечностей.

Цель исследования. Повышение эффективности лечения острых и хронических гипоксических повреждений путем обоснования применения препаратов цитопротекторного действия – перфторана и клонидина.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования: 1. Исследовать состояние гемодинамики, газообмена, кислородного обеспечения, структуры мембран эритроцитов, активности перекисного окисления липидов (ПОЛ) в мембранах, ликворе и плазме, содержания средних молекул (СМ), состояние гемостаза при острой гипоксии в клинике.

2. Оценить эффективность базовой терапии по состоянию центральной гемодинамики, газообмена, кислородного обеспечения, структуры мембран эритроцитов, активности ПОЛ в мембранах, ликворе и плазме, содержания СМ, состоянию гемостаза при острой гипоксии в клинике.

3. Оценить эффективность базовой терапии в сочетании с перфтораном при лечении острой и хронической гипоксии в эксперименте и клинике.

4. Оценить эффективность базовой терапии в сочетании с ГБО при лечении острой гипоксии.

5. Оценить эффективность базовой терапии в сочетании с клонидином при лечении острой гипоксии в эксперименте и клинике, и возможность использования клонидина при ГБО-терапии.

Научная новизна. Впервые обосновано создание нового направления и целесообразности дальнейшей разработки интенсивной терапии критических состояний различного генеза – коррекции острых и хронических гипоксических повреждений, путем использования препаратов цитопротекторного действия на основе перфторуглеродов – перфторана и производного имидазолина - клонидина. Впервые обоснована целесообразность использования клонидина по новому назначению – в качестве фармакологического средства, используемого для защиты головного мозга от гипоксического повреждения (патент № 000).

Впервые при остром гипоксическом повреждении в клинике выявлено выраженное изменение структуры мембран эритроцитов в результате гиперактивации ПОЛ в мембранах. Показано, что базовая терапия и ее сочетание с ГБО (в режиме 1,5 ата) не уменьшают тяжесть окислительного повреждения мембран эритроцитов, и, соответственно, тяжесть гипоксии, и не обеспечивают улучшение состояния больных.

Впервые показано, что перфторан даже в малых дозах (1,5-2,5 мл на кг массы) оказывает цитопротекторное действие путем нормализации структуры мембран и транспорта кислорода через биологические мембраны.

Доказано, что внутривенное введение даже небольших доз перфторана при критической ишемии конечностей способствует увеличению системного и местного кровотока, снижению периферического сопротивления сосудов и улучшению кровенаполнения без развития синдрома «обкрадывания тканей». При местном использовании перфторана на изолированном кожном лоскуте в эксперименте выявлено сокращение сроков и интенсивности альтерации и ускорение регенерации тканей в раневой зоне.

Впервые в клинических исследованиях установлено, что клонидин, наряду с эффектами агониста центральных µ2-адренорецепторов (центральное симпатолитическое действие), обладает выраженным антирадикальным и цитопротекторным действием, проявляющимся в нормализации структуры мембран эритроцитов, снижении интенсивности ПОЛ в мембранах клеток, ликворе и плазме крови. Увеличение индекса тканевой экстракции кислорода и его потребления тканями при использовании клонидина уменьшает тяжесть острой гипоксии, эндотоксемии и эндотелиальной дисфункции и улучшает состояние больных. Впервые установлено, что клонидин тормозит индуцированное ПОЛ в изолированных мембранных структурах. Доказано, что гипербарический кислород не оказывает дополнительного повреждающего действия на мембраны клеток при условии использования совместно с препаратами цитопротекторного действия, в частности, клонидина.

Практическая значимость исследования. Внесено новое дополнение к пониманию механизмов развития гипоксических состояний – первичное поражение мембран клеток, что изменило алгоритм лечения больных в гипоксических состояниях.

Обоснована целесообразность применения перфторана в качестве цитопро-текторного препарата, даже в малых дозах значительно уменьшающего интенсивность гипоксии, ишемии, отека, перекисного повреждения мембран клеток, воспаления, вторичной альтерации и увеличивающего регионарный кровоток.

Обоснована невозможность применения ГБО в режиме 1,5 ата в раннем периоде тяжелой ЧМТ без «прикрытия» цитопротекторными препаратами.

Использование препаратов цитопротекторного действия - перфторана и клонидина позволило существенного улучшить результаты лечения больных с острыми и хроническими гипоксическими повреждениями.

Впервые предложены новые лабораторные тесты оценки тяжести состояния пострадавших и адекватности проводимой терапии - концентрации продуктов ПОЛ в ликворе и концентрация внеэритроцитарного гемоглобина (ВЭГ) в плазме крови (патент № 000).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту. 1. Острая гипоксия изменяет структуру мембран эритроцитов в результате гиперактивации ПОЛ в мембранах. Тяжесть критического состояния пострадавших коррелирует с тяжестью окислительного стресса, концентрациями СМ в крови, степенью гиперкоагуляции и эндотелиальной дисфункции.

2. Внутривенное введение даже малых доз перфторана способствует нормализации структуры мембран эритроцитов, торможению активности перекисного повреждения мембран эритроцитов (цитопротекторное действие), уменьшению интенсивности воспаления, выраженности отека, гиперкоагуляции, улучшению регионарного и системного кровотока, не вызывает синдрома «обкрадывания тканей».

3. ГБО в режиме 1,5 ата в раннем периоде тяжелой ЧМТ нецелесообразна, так как не купирует острую гипоксию, способствует повреждению мембран эритроцитов, нарастанию активности ПОЛ в мембранах, накоплению средних молекул и усугублению гиперкоагуляции и эндотелиальной дисфункции, и не улучшает состояния больных.

4. Клонидин, помимо центрального симпатолитического эффекта, обладает выраженными антирадикальными эффектами, проявляющимися в условиях организма в нормализации структуры мембран эритроцитов. Антирадикальные эффекты клонидина сохраняются при ГБО-терапии, что обеспечивает возможность более эффективного использования ГБО для лечения острой гипоксии.

Апробация материала. Основные положения диссертации были представлены на: V-VII Всероссийских съездах анестезиологов-реаниматологов (Москва, 1996, 1998, 2000); II Национальном Конгрессе анестезиологов Украины (Харьков, 1996); конференции, посвященной 150-летию первого наркоза (СПб, 1996); симпозиумах, посвященных 60- и 70-летию НИИОР РАМН (Москва, 1996, 2006); конференции, посвященной 40-летию Общества анестезиологов-реаниматологов (СПб,1997); ХI Всероссийском пленуме правления Федерации анестезиологов-реаниматолов (Омск, 1997); I съезде анестезиологов Украины (Луганск, 1997); II Всероссийском съезде нейрохирургов (Н. Новгород, 1998); симпозиуме, посвященном 90-летию (Москва, 1999); конференции «Механизмы патологических процессов в эксперименте и клинике» (Ростов-на-Дону, 1999); конференции, посвященной 200-летию ВМА (СПб, 1999); I съезде анестезиологов юга России (Ростов-на-Дону, 2001), заседании Ученого совета ЦНИИС (Москва, 2003), 11-13 конференциях «Перфторуглеродные соединения в биологии и медицине» (Пущино, ), II Всероссийской научно-практической конференции «Критические состояния в акушерстве и неонатологии» (Петрозаводск, 2004); Х-XIII международных конференциях челюстно-лицевых хирургов (СПб, ), VI и VII конференциях врачей ПУрВО (Оренбург, 2005, 2006), заседаниях Федерации анестезиологов-реаниматологов (Челябинск, 2006, Краснодар, 2007), Всероссийской конференции «Реаниматология – наука о критических состояниях» (Москва, 2006), международной конференции челюстно-ли-цевых хирургов (Стамбул, Турция, 2007).

Экспериментальные исследования выполнены в лаборатории энергетики био-логических систем ИТЭБ РАН, на базе клиники животных ФИБХ РАН (Пущино) и в отделе патоморфологии ЦНИИС и ЧЛХ (Москва); клинические исследования – на базе ГУ НИИ ОР РАМН, в клинической лаборатории отделения анестезиологии и ре-анимации БСМП № 2, лаборатории гемостаза областного кардиологического диспансера, лаборатории физико-химической и молекулярной биологии НИИ биохимии при государственном университете (Ростов-наДону).

Работа выполнялась как фрагмент целевой исследовательской программы «Исследование соотношения процессов окисления в реакциях энергетического обмена и монооксигеназных систем при гипоксии, коррекция гипоксических нарушений с помощью природных и искусственных биологически активных соединений» (№ гос. регистрации ) ИТЭБ РАН и НИР Северо-Кавказской ВНШ «Научно-орга-низационные основы профилактики, диагностики и лечения хирургических заболеваний» (№ гос. регистрации 01.). Исследования по применению матричных инфракрасных термовизионных систем поддержаны Программой фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» (). Использованы материалы исследований, выполненных совместно с -ковой (), (), (1998), (), (2001), (2001), и (), (2003), (2005), (2005), (2007).,

Внедрение результатов работы. Методика лечения внедрена в практику отделений БСМП, больниц № 2 и № 4, МСЧ НЭВЗ (Новочеркасск), медицинского объединения (Гуково), БСМП (Шахты), ЦРБ (Аксай), ЦГБ (Сибай, Башкирия), больницы Научного Центра РАН (Пущино), Окружного военного клинического госпиталя № 000 СКВО, Медицинского отряда специального назначения СКВО (в/ч № 000) в условиях ограниченного военного конфликта в Чеченской республике (), военного госпиталя № 000 ПурВО (Оренбург), отделений скорой и неотложной помощи и нейрореанимации МЛПУ БСМП № 2 (Ростов-на-Дону). Основные положения диссертации включены в лекционные разделы на кафедрах биохимии и микробиологии ГУ ВПО «Южный Федеральный Университет» (Ростов-на-Дону), ГУ ВПО «Пущинский государственный университет», Учреждения РАН «ИТЭБ РАН», ГУ «НИИ ОР РАМН», кафедры анестезиологии и реаниматологии ГУ ВПО «МГМСУ».

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 283 страницах и включает в себя введение, обзор литературы, описание использованных объектов и методик исследования, результатов собственных исследований и их обсуждение, заключение, выводы, практические рекомендации. Библиографический список из 589 источников, из них 329 – отечественные. Работа содержит 40 таблиц, 70 рисунков, 22 фотографии.

КЛИНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БОЛЬНЫХ

Всего в клинических исследованиях обследовано 365 больных (279 – с ЧМТ, 73 – с критической ишемией нижних конечностей, 13 – с челюстно-лицевой патологией) и 32 здоровых донора. Экспериментальные исследования выполнены на 82 крысах линии «Wistar» и 55 крысах линии «SHR-SP» (спонтанно гипертензивных).

Острое гипоксическое повреждение в клинике изучали в раннем пост-травматическом периоде тяжелой ЧМТ. Общее состояние всех пострадавших при поступлении в стационар расценивалось как тяжелое и крайне тяжелое. Фаза умеренной клинической декомпенсации (оценка по шкале ком Глазго-Питтсбург (ШКГ) 12-8 баллов, уровень сознания – оглушение/сопор) диагностирована у 133 больных, умерли 45 человек (33,8%). У 46 пострадавших, поступивших в стационар в состоянии глубокого оглушения, к концу 1 суток отмечено нарастание неврологического дефицита до сопора и комы. Фаза грубой клинической декомпенсации (оценка по ШКГ 7-4 балла уровень сознания – умеренная кома/глубокая кома) диагностирована у 126 больных, умерли 50 человек (39,7%).

Психомоторное возбуждение при поступлении отмечалось у 71 больного (уровень бодрствования – глубокое оглушение/сопор), горметония – у 48 (уровень бодрствования – глубокая кома). У пострадавших при поступлении доминировала первично-стволовая симптоматика, которая в первые часы и сутки перекрывала очаговую и общемозговую симптоматику. У всех пострадавших при поступлении диагностированы нарушения витальных функций. Артериальная гипертензия (160/100-300/130 мм рт. ст) – у 205 пострадавших, у 56 (не имеющих в анамнезе гипотонии) зарегистрирована артериальная гипотензия (100/60–80/40 мм рт. ст.), которая в течение 1-5 часов купирована проведением инфузионной терапии с исходом в гипертензию.

По степени выраженности гипоксии с учетом фаз дыхательной недостаточности (по , 1988) при поступлении выделены 2 группы: I группа - пострадавшие, у которых острая гипоксия приводила к развитию I фазы дыхательных расстройств – спонтанной гипервентиляции (раСО2 не ниже 30 мм рт. ст.) с развитием дыхательного алкалоза или умеренно выраженного метаболического алкалоза - 98 пострадавших (37,8%); II группа пострадавших– с развитием II фазы дыхательных расстройств – умеренной гипоксемии (раО2 не ниже 85 мм рт. ст.) – 161 пострадавший (62,24%). Центральные нарушения дыхания в виде брадипноэ (менее 12 в 1 минуту) или тахипноэ (более 30 в 1 минуту) имели место у 104 больных (40,2%), что потребовало проведения ИВЛ. Режимы ИВЛ: минутный объем дыхания 8-10 л, дыхательный объем 0,6-0,8 л, FiO2 – 0,5. Использовались аппараты ИВЛ «РО-9Н» и «Фаза-5» (Россия). Длительность ИВЛ составила 4,1±2,9 суток. Остальные больных получали кислород через носовые катетеры (скорость потока 4-6 л/мин).

Базовая терапия включала: 1. общереанимационные мероприятия, направленные на оптимизацию газообмена, коррекцию нарушений КЩС, оптимизацию гемодинамических и гемореологических сдвигов, нормализацию гемостаза, коррекцию энергетического обмена, подавление гиперактивации ПОЛ (аскорбиновая кислота 250 мг/сут, токоферола ацетат 200 мг/сут), профилактику и лечение гнойно-септических осложнений и органных расстройств; 2. специфические нейрореанимационные мероприятия, направленные на управление внутричерепными объемами и лечение отека головного мозга, улучшение метаболизма и защиту головного мозга от вторичного гипоксического повреждения (барбитураты, актовегин, нимотоп, цитохром С). Перечень препаратов, используемых при базовой терапии, определялся формулярным списком препаратов в БСМП № 2 в г. г.

Причины ЧМТ: дорожно-транспортные происшествия - ,4%), остальные - бытовая и криминальная травма. Закрытая ЧМТ диагностирована у 182 постра-давших (70,3%), открытая - у,8%) и у 18 (6,9%) - проникающая. У всех пострадавших диагностированы ушибы головного мозга тяжелой степени различной локализации. Компремирующая ЧМТ диагностирована у ,8%) пострадавших, из них у,1%) диагностированы пластинчатые гематомы небольшого объема (до 10 см3) с дислокацией мозговых структур не более 5 мм, не потребовавшие оперативного вмешательства. У,3%) пострадавших диагностировано субарахноидальное кровоизлияние. У ,0%) пострадавших имелись линейные и/или оскольчатые переломы свода черепа, из них у,2%) - с переходом на основание черепа. Основанием для нейрохирургического оперативного вмешательства у ,8%) пострадавших было наличие вдавленных переломов, внутричерепных гематом, массивных очагов размозжения ткани головного мозга с дислокацией мозговых структур более 5 мм. Повторные операции проведены: 18 пострадавших (6,9%) в связи с формированием гематом или гигром, и у 11 (4,2%) – произведено шунтирование боковых желудочков в связи с развитием острой гидроцефалии.

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