Патофізіологічні механізми пневмонії на різних етапах її розвитку
МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ
ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ПОЛІЯНЦ Ілона Владиславівна
УДК: 616.24-002-036.11-092:612.015]-08
ПАТОФІЗІОЛОГІЧНІ МЕХАНІЗМИ ПНЕВМОНІЇ НА РІЗНИХ ЕТАПАХ ЇЇ РОЗВИТКУ
14.03.04 – патологічна фізіологія
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата медичних наук
Одеса-2005
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Одеському державному медичному університеті МОЗ України та Медичному коледжі “Монада” МОН України.
Науковий керівник: доктор медичних наук, доцент, заслужений працівник освіти України Регеда Михайло Степанович, Львівський національний медичний університет ім. Данила Галицького, кафедра фтизіатрії і пульмонології.
Офіційні опоненти: доктор медичних наук, Дегтяренко Тетяна
Володимирівна, Інститут очних хвороб тканинної терапії ім. В.П.Філатова АМН України, провідний науковий співробітник лабораторії імунології та патоморфології.
доктор медичних наук, професор Сервецький Костянтин Леонідович, Одеський державний медичний університетМОЗ України, завідувач кафедри інфекційних хвороб з курсом епідеміології.
Провідна установа: Київський національний медичний університет
ім..О.О.Богомольця МОЗ України, кафедра патологічної фізіології
Захист відбудеться 17.05.2005 р. о 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.600.01 в Одеському державному медичному університеті МОЗ України (65026, Одеса Валіховський пров., 2)
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Одеського державного медичного університету (65026, Одеса, Валіховський пров.,3)
Автореферат розісланий 15.04. 2005 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.мед.н, доцент Годован В.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Проблема патогенезу, ранньої діагностики та своєчасного лікування гострої пневмонії (ГП) набула особливого значення і є однією з актуальних у сучасній пульмонології, терапії та патологічній фізіології (Нейко Е.М., Шпак Б.Ю., 1990; Покровський В.И., Прозоровский С.В., Малеев В.В., 1995; Зайцев В.Т., Зайцева С.И., 1995; Дубкова Г.І., 2000; Окороков А.Н., 2001; Регеда М.С., 2005).
Захворюваність на пневмонію складає в середньому від 10 до 13,8 на 1000 населення . Ця патологія займає 30-40% від усіх захворювань легень (Бартлетт Дж., 2000; El Sadr W., 1998; Fagon J.V., 1993).
Пневмонія розглядається як гостре інфекційно-запальне захворювання легень із залученням усіх структурних елементів легеневої тканини з обов’язковим ураженням альвеол та розвитком в них запальної ексудації (Передерій В.Г., Ткач С.М., 1998; Федорів Я.М., 2001).
Зараз відомі етіологічні фактори захворювання, але механізми формування гострої пневмонії повністю не з’ясовані. Має місце у практичній роботі лікаря як гіпо, так і гіпердіагностика цього захворювання. Несвоєчасна і недосконала діагностика а також неадекватне лікування призводить досить часто до розвитку різноманітних ускладнень гострої пневмонії.
Встановлено, що інфекція, гіпоксія та токсичні фактори створюють умови для підсилення окислення ліпідів клітинних мембран, активізації ендогенних фосфоліпаз, пригнічення активності антиоксидантів. Виявлено, що у хворих на пневмонію значно активізуються процеси перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) і при цьому утворюються вільні радикали та перекисні сполуки, які спричиняють безпосередній пошкоджуючий вплив на легеневу тканину і сприяють розвитку в ній запального процесу (Казанцев В.А., Удальцов Б.Б., 2002, Регеда М.С., Кресюн В.Й., 2003).
Не з’ясованим залишаються питання про роль прооксидантної і антиоксидантної систем в механізмах пневмонії і особливо в різні періоди розвитку цього захворювання, в залежності від площі запального ураження в легенях та статі хворого. Не охарактеризовані показники неспецифічної резистентності організму та імунологічного захисту у хворих у ранні, середні та пізні періоди формування пневмонії.
Виходячи з викладеного матеріалу, проблема актуальна і існує необхідність подальших досліджень патофізіологічних механізмів пневмонії в різні періоди її розвитку.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є фрагментом комплексної науково-дослідної роботи кафедри гістології, цитології та ембріології Одеського державного медичного університету “Розробка шляхів направленої регуляції метаболічних процесів за умов несприятливої дії навколишнього середовища” (№ державної реєстрації 0196U017677). Дисертант є співвиконавцем теми.
Мета дослідження. З’ясування ролі і функціонального стану прооксидантної та антиоксидантної систем неспецифічної резистентності організму та імунологічного захисту у патогенезі пневмонії в експерименті і клініці в різні періоди розвитку захворювання в залежності від статі та площі запального ураження легень.
Задачі дослідження:
Визначити стан неспецифічних та специфічних клітинних та гуморальних механізмів пошкодження та захисту в різні періоди розвитку захворювання, в залежності від площі запального ураження легень та статі.
Вивчити активність антиоксидантних ферментів і вміст продуктів ПОЛ в крові та в легеневій тканині тварин при гострій пневмонії після інтраназального зараження щурів культурою Staphylococus aureus (через 2, 6 год, 4 і 10 доби) в експерименті та клініці.
Виявити морфологічні зміни в легенях при гострій пневмонії в залежності від статі та періодів розвитку захворювання.
З’ясувати особливості змін активності ферментів антиоксидантної системи та вмісту продуктів ПОЛ у крові хворих в різні періоди формування пневмонії та визначити залежність цих змін від площі запального ураження в легенях та статі хворого.
Об’єкт дослідження: Патофізіологічні механізми пневмонії в різні періоди її розвитку.
Предмет дослідження: стан про- і антиоксидантних систем, неспецифічна резистентність організму, імунологічна реактивність у хворих на пневмонію та у щурів з експериментальною пневмонією в різні періоди розвитку захворювання.
Методи дослідження: біохімічні, імунологічні, гістологічні, загальноклінічні, патофізіологічні, статистичні.
Наукова новизна отриманих результатів Вперше встановлено та охарактеризовано функціональний стан прооксидантних і антиоксидантних систем та визначена їх суттєва роль в патогенезі пневмонії в різні періоди розвитку захворювання як в експерименті, так і в клініці, а також з’ясовано їх стан в залежності від статі і площі запального ураження в легенях.
В експерименті вперше показано, що у самців швидше починає знижуватись ферментативна активність антиоксидантної системи (АОС) як у сироватці крові, так і в легенях.
З’ясовано, що деструктивні зміни в легенях самок появляються лише на 6 год. після зараження тварин і менше виражені ніж у самців, що відповідають зсувам функціонального стану прооксидантно-антиоксидантної систем в сироватці крові та в легенях щурів.
Вперше доведено, що на першу, 4 та 10 доби розвитку пневмонії як в експерименті (в сироватці крові і в легенях), так і в клініці (у сироватці крові), поступово збільшуються показники ПОЛ – дієнові кон’югати (ДК), малоновий диальдегід (МДА) досягаючи найвищих величин у пізній період формування хвороби, при цьому активність ферментів АОС – каталази, супероксиддисмутази (СОД) зростає у ранній та пригнічується вона у середній та пізні періоди розвитку пневмонії.
Встановлено, що у чоловіків, хворих на крупозну пневмонію спостерігається більш висока ступінь пероксидації ліпідів та суттєвіше пригнічення ферментативної ланки АОС, ніж у жінок з вогнищевою пневмонією, в усі періоди розвитку захворювання, а особливо в пізній період. Вперше виявлено участь неспецифічних та специфічних (імунних) клітинних і гуморальних механізмів пошкодження та захисту при пневмонії в різні періоди розвитку захворювання, а також досліджено їх стан в залежності від площі запального ураження легень та статі хворого. Визначено, що стан неспецифічної резистентності організму і імунної системи змінюється – зростає НСТ-тест, фагоцитарна активність лейкоцитів (ФАЛ), показники пошкодження нейтрофілів і лімфоцитів (ППН, ППЛ) в периферичній крові в ранні, середні та пізні періоди, знижується вміст Т-лімфоцитів і зростає В-лімфоцитів в крові лише в пізній період і у хворих з крупозною пневмонією і залежить від періоду розвитку захворювання та площі запального ураження легенів. Вперше виявлено, що функціональний стан поліморфноядерних лейкоцитів (ПЯЛ) у хворих на пневмонію – є одним з основних ланок неспецифічних механізмів захисту.
Практичне значення отриманих результатів. Запропоновані тести можливо використовувати для діагностики перебігу, стадій пневмонії, оцінки активності запального процесу.
Визначено, що зниження активності ферментів АОС, рівня Т лімфоцитів та вмісту калію в крові хворих можуть призводити до затяжного перебігу пневмонії, погіршувати прогноз і процес видужання, а також сприяти розвитку різноманітних ускладнень. Виходячи з отриманих даних та з метою усунення цих несприятливих впливів доцільно рекомендувати призначення для комплексного лікування антиоксиданти, починаючи з 4 доби хвороби, імунокоригуючу терапію та препарати калію спрямованих на ліквідацію гіпокаліємії і дефіциту Т-ланки імунітету особливо в пізні періоди розвитку пневмонії.
Результати дослідження впроваджені в навчальний процес курсу патологічної фізіології, внутрішніх хвороб, біологічної хімії, гістології, цитології, ембріології, а прикладні результати до практичної роботи біохімічної лабораторії Львівського медичного коледжу „Монада”, кафедр гістології, цитології та ембріології Одеського державного медичного університету та Львівського медичного інституту. Наукові та практичні результати дослідження можна використати в процесі післядипломної підготовки магістрів, інтернів, аспірантів, лікарів-пульмонологів, терапевтів, у практичній охороні здоров’я сімейним лікарям, пульмонологам та терапевтам.
Особистий внесок здобувача. Відповідно до поставленої мети і завдань дослідження автором самостійно здійснено пошук, аналіз літератури за темою роботи, особисто розроблено програму досліджень, відтворено моделювання процесу гострої пневмонії у щурів, проведено методологію обстежень та клінічний аналіз хворих на вогнищеву та крупозну пневмонії, засвоєні методики дослідження. Проведено статистичну обробку одержаних даних, облік та аналіз первинного матеріалу. Самостійно написані розділи дисертації, сформульовані висновки і надані практичні рекомендації.
Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи повідомлені на науково-практичній конференції медичного коледжу “Монада” „Актуальні проблеми пульмонології” (Львів, 2002), на VІІ Міжнародному медичному конгресі студентів і молодих учених (Тернопіль, 2003), на ІІІ з’їзді фтизіатрів і пульмонологів України (Київ, 2003), на Вченій раді Львівського медичного інституту (Львів, 2004), на педагогічній раді медичного коледжу “Монада” (Львів, 2003).
Публікації. За матеріалами дисертації надруковано 8 наукових праць, з них 3 статті у провідних фахових виданнях ВАК України, 1 монографія, 2 статті у збірниках наукових праць, 2 тези доповідей на з’їзді та конгресі.
Обсяг та структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 141 сторінках машинопису, містить вступ, огляд літератури, розділ з описом матеріалів та методів дослідження, 5 розділів власних досліджень, висновки, список використаних джерел (всього 315 джерел, з них 134 іноземних).
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Матеріали і методи дослідження. Дана робота представляє собою експериментально-клінічне дослідження, виконане на різних рівнях організації організму (клітинному, органному, системному, організмовому). Дослідження проведене на 100 статевозрілих щурах (46 самців і 34 самок, хворих на гостру пневмонію та 20 інтактних тварин) лінії Вістар масою 180-210 г. Експериментальну модель пневмонії викликали методом В.Н.Шляпникова, Т.Л.Солодова, С.А.Степанова (1988).
Через 2, 6 год та на 4 і 10 добу після інтраназального зараження тварин культурою Staphylococcus aureus забирали кров із хвостової вени, після чого щурів забивали. Для морфологічних досліджень брали шматочки легень, фіксували у 10% розчині формаліну, заливали у парафін, готували зрізи товщиною 5-7 мкм, забарвлювали гематоксиліном та еозином (Саркисова Д.С., Перова Ю.Л., 1996). З тканин легень готували наважку, гомогенізували у фізіологічному розчині у співвідношенні: маса наважки : розчин – 1:1 на мікрозмішувачі тканин РТ-2. Активність СОД визначали методом R.Fried (1975), каталази методом R. Holmes, C.E. Masters (1970). Вміст ДК досліджували методом В.Б. Гаврилов, М.И. Мишкорудная (1989), МДА – методом Э.Н. Коробейникова (1989). Експериментальні дослідження проводились на кафедрі гістології, цитології та ембріології Одеського державного медичного університету. Також здійснено комплексне клінічне, лабораторне та рентгенологічне обстеження 120 хворих на пневмонію в умовах клінічних баз медичного коледжу ТзОВ “Монада”, (вік хворих становить від 30 до 50 років, 32 здорових особи складали контрольну групу). При обстеженні хворих визначалась площа запального ураження легенів, враховувались періоди розвитку захворювання та стать хворого. Відповідно були виділені такі групи пацієнтів: хворі на крупозну (46) і вогнищеву (74) пневмонії, хворі на ГП чоловіки (59) і жінки (61). Досліджувались пацієнти на ранньому (1 доба), середньому (4-5 діб) і пізньому (8-10 діб) періодах розвитку захворювання; розподіл хворих здійснювався таким чином, щоб максимально адаптувати строки дослідження в експерименті та клініці, порівняти результати цих досліджень, а також їх співставити. При цьому обов’язково брали до уваги наказ № 311 МОЗ України від 30.12.99 р., щодо обґрунтованого дослідження патогенезу ГП у вищезазначені періоди розвитку захворювання.
За допомогою основних і додаткових методів підтверджувався діагноз пневмонії, уточнювалась локалізація та площа запального ураження легенів (ліво- чи правобічна, крупозна або вогнищева) і у таких хворих забиралась кров з вени для біохімічних, імунологічних досліджень в різні періоди розвитку захворювання.
Визначали ФАЛ у периферичній крові хворих методом В.М.Надраги (1967), НСТ-тест – В.Е.Логинского, В.В.Короткого (1978). ППН і ППЛ методом В.А.Фрадкіна (1962), електроліти (натрій і калій) методом L.Herrera (1958), кальцію - H.Connerty (1966). Активність аспартатамінотрансферази (АСТ) і аланінамінотрансферази (АЛТ) методом Н.Райтмана, М.Френкеля (1982), рівень Т і В-лімфоцитів методом Е.Ф.Чернушенко, Л.С.Когосова (1981).
Статистична обробка цифрових даних проводилась з використанням загальноприйнятого методу Стюдента на ПЭВМ “Robotron” (мова “Basic”).
Результати досліджень та їх обговорення. З метою вивчення особливостей функціонального стану прооксидантно-антиоксидантних систем при пневмонії в експерименті в різні періоди розвитку захворювання визначали ДК, МДА, СОД і каталазу, як у сироватці крові, так і в легеневій тканині щурів (самок і самців). У результаті проведених досліджень виявлено, що через дві години після інтраназального зараження щурів у сироватці крові і в легенях самців зростала інтенсивність утворення продуктів ПОЛ. У сироватці крові інфікованих самців містилося на 59,4%і 82,6% більше ДК і МДА. Поруч з цим активність СОД зростала на 50,3% і каталаза на 35,9%. У цей же час у легенях активність супероксиддисмутази і каталази зростала відповідно на 60,3 і 52,7%; при цьому кількість дієнових кон’югат збільшувалася на 89,7%, а малонового диальдегіду на 110% порівняно з інтактними щурами. Схожі зміни виявлені у сироватці крові та в легенях самок через 2 години після зараження, але у них були певні відмінності від самців. Так зростав вміст ДК і МДА у сироватці крові самок на 42,9 і 60,8%. При цьому підвищувалась активність АОС: СОД на 49,8%, каталаза на 42,3% в порівнянні з контролем. У цей же час у легенях самок зростав вміст ДК і МДА на 64,6 і 82,3 % порівняно з інтактними тваринами, що супроводжувалось збільшенням активності СОД на 77% і каталази на 50,9%.
Таким чином через 2 год після зараження щурів Staphylococcus aureus зростає інтенсивність утворення продуктів ПОЛ і відбувається активація АОС, зокрема її ферментативної ланки, що супроводжується підтримкою рівноваги між утворенням продуктів ПОЛ і їх знешкодженням. Слід зазначити, що функціонування АОС у самок більш ефективне ніж у самців, що у свою чергу може пояснювати відсутність морфологічних змін в тканинах легень самок через 2 год після зараження. У той час, у самців на відміну від інтактних тварин і самок на мікроскопічному рівні виявлене незначне потовщення міжальвеолярних перетинок і їх круглоклітинна інфільтрація.
Внаслідок проведених досліджень було встановлено, що через шість годин після зараження у тканинах легень дослідних самців відзначався більш високий рівень ДК і МДА – на 160,3 і 190,1% в порівнянні з інтактними тваринами. При цьому зменшувалась активність СОД і каталази, але водночас ця активність перевищувала показники контрольних (здорових) тварин відповідно на 40 і 25,3%. Паралельно з цими зрушеннями у сироватці крові виявлено подальше збільшення вмісту ДК і МДА (на 118,8 і 160,9% порівняно з інтактними щурами), що супроводжувалося зменшенням активності ферментів АОС, в результаті чого вона перевищувала показники сироватки крові інтактних тварин лише на 31,1% для СОД і 18,5% для каталази.
Через 6 год після зараження у самок, як і у самців, зростав вміст у сироватці крові і в легенях продуктів ПОЛ. Так у сироватці крові самок містилося на 74,3% більше ДК і 98% МДА, а у легенях зростала кількість ДК і МДА відповідно на 99,3 і 117,3% порівняно з інтактними самками. Паралельно з цим змінювалась активність ферментів АОС у сироватці крові та в легенях самок.
Через 6 год після зараження збільшувалась активність СОД і каталази на 63 і 55,3% у сироватці крові самок, при цьому активність зазначених ферментів перевищувала у сироватці крові самців на 42,4% для СОД і 53,2% для каталази. Аналогічні за напрямками зміни активності ферментів АОС відбувалися у легенях самок через шість годин після зараження. Так у них порівняно з показниками інтактних тварин активність СОД збільшувалася на 67%, а активність каталази була вищою на 51%. Наведені зрушення ПОЛ і АОС супроводжувалися появою морфологічних ознак гострої пневмонії (мікропрепарати легенів).
Таким чином через 6 год після зараження у самців зростав вміст у сироватці крові і в легенях продуктів ПОЛ і зменшувалась активність ферментів АОС, що призводило до зменшення активності СОД/ вміст ДК.
У самок інтенсифікація утворення продуктів ПОЛ супроводжувалась подальшим зростанням активності СОД у сироватці крові і легенях, що забезпечувало збереження співвідношення активність СОД/вміст ДК у сироватці крові у відповідності до рівня інтактних тварин. Зазначені зміни супроводжувалися появою ознак гострого запалення на мікроскопічному рівні легенів, і при чому в самців вони були більше виразними. У сукупності це свідчить про існування взаємозв’язку між виразністю морфологічних зрушень у тканинах легенів і станом АОС та свідчить про більш значні функціональні резерви її ферментативної ланки у самок порівняно з самцями.
На 4 добу після зараження самців у легенях вміст ДК і МДА зростав порівняно з інтактними тваринами на 205 і 240%; при цьому активність СОД і каталази пригнічувалася на 50,2% і 46,6%. У свою чергу в сироватці крові рівень ДК підвищувався на 159,3%, а МДА на 189,1%; поруч з цим активність СОД пригнічувалася на 38,5%, а каталази на 30,4% порівняно з інтактними самцями.
У самок на 4 добу після зараження у сироватці крові і в легенях встановлено подальше накопичення продуктів ПОЛ. Так, у сироватці крові вміст ДК був більшим на 105,7% і МДА на 135,3%, а у легенях відповідно на 136,8% і 144% у порівнянні з інтактними тваринами.
Паралельно з цим у хворих самок спостерігалося виразне пригнічення активності ферментів АОС у крові і у легенях. Рівень СОД у сироватці крові знижувався на 23,5%, а у легенях на 27,1%, каталази у сироватці крові на 22,3%, у легенях на 29,4% в порівнянні з інтактними тваринами. У мікропрепаратах легень на 4 добу після зараження тварин разом з осередками зливної десквамативно-гнійної пневмонії, зустрічалися осередки некрозу легеневої тканини, паренхіма легень була інфільтрована еритроцитами і лейкоцитами.
На 10 добу після зараження пригнічена активність антиоксидантних ферментів у сироватці крові і в легенях самців поступово відновлювалася. Так у легенях хворих самців активність СОД в цей термін була меншою лише на 35,2%, а каталази на 28,7%, а у сироватці крові відповідно на 72,3 і 82,1% від показників інтактних тварин. У цей же час у легенях містилося на 179,4% більше ДК і 209,4% МДА, а у сироватці крові відповідно на 121,9% більше ДК, на 160,9% МДА в порівнянні з інтактними тваринами.
Таблиця 1
Вміст продуктів ПОЛ і активність ферментів антиоксидантної системи у інтактних щурів. (Mm, n=20)
|
Стать тварин |
Біо- матеріал |
ДКнмоль/мл (г) |
МДА нмоль/мл (г) |
СОД у.о./мл(г) |
Каталаза в еритроци-тах м.о./мл(г) |
СОД/ДК |
|
Самці |
Сироватка крові |
3,2 ±0,1 |
4,6 ± 0,12 |
63,6 ±3,1 |
18,4 ±1 |
19,9 ±0,9 |
|
Легені |
12,6 ±0,8 |
21,3 ±1,2 |
120,3±5,8 |
44,6 ±2,1 |
9,5 ±0,6* |
|
|
Самки |
Сироватка крові |
3,5 ± 0,1 |
5,1 ±0,11 |
72,9 ±3,3 |
21,5 ±0,9 |
20,8 ±1* |
|
Легені |
14,4 ±0,4 |
24,3 ± 0,9 |
138,3 ± 3,7 |
51 ±2,3 |
9,6 + 0,4* |
Примітка: * - р > 0,05 порівняно з інтактними самцями.
Таблиця 2
Вміст продуктів ПОЛ і активність ферментів антиоксидантної системи у щурів через 10 діб після зараження. (М±m, n=20)
|
Стать тварин |
Біо- матеріал |
ДК нмоль/мл (г) |
МДА нмоль/мл (г) |
СОД у.о./мл(г) |
Каталаза м.о./мл(г) |
СОД /ДК |
|
Самці |
Сироват-ка крові |
7,1 ±0,29 |
12 ±0,38 |
46±1,9 |
15,1 ± 0,68 |
6,5 ± 0,3 |
|
Легені |
35,2 ±1,0 |
65,9 ±2,0 |
78 ± 3,5 |
31,8 ±1,3 |
2,2 ±0,1 |
|
|
Самки |
Сироват-ка крові |
5,8 ±0,3 |
10,5 ± 0,29 |
64 ± 2,4 |
19 ±0,8 |
11 ±0,38 |
|
Легені |
30 ± 1,3 |
52,2 ±2,0 |
118,7±5,1 |
44,7 ±1,5 |
4 ± 0,11 |
Примітка: Різниця показників у всіх групах порівняння достовірна.
Вміст продуктів ПОЛ і активність ферментів АОС у інтактних щурів та у тварин через десять діб після зараження представлені в таблиці 1, 2.
У вищезазначений період (через 10 діб після зараження) під час розрішення гострої пневмонії починалося відновлення функціональної спроможності антиоксидантної системи, що супроводжувалося зменшенням вмісту у сироватці крові і в легенях продуктів ПОЛ в експериментальних тварин з ГП.
Так у самок, на 10 добу після зараження зменшувалися розбіжності між показниками стану АОС в експериментальних тварин з ГП і інтактних тварин. Так, порівняно з останніми у сироватці крові самок на 10 добу, містилося на 65,7 і 105,9% більше ДК і МДА, а активність СОД і каталази була нижчою лише на 12,2 і 11,6% відповідно. Водночас у легенях рівень ДК і МДА був вищим ніж у інтактних тварин на 108,3 і 111,8%, а активність СОД і каталази залишалася пригніченою лише на 14,2 і 12,4%. Отже під час розрішення гострої пневмонії відбувалося відновлення функціональних можливостей ферментативної ланки АОС, причому це відновлення у самок було більш інтенсивним ніж у самців, що супроводжувалося більш виразною позитивною динамікою розрішення осередків гострої пневмонії.
Вивчення показників ПОЛ та окремих ферментів АОС у сироватці крові хворих на пневмонію у різні періоди розвитку захворювання показало, що на 1 добу (ранній період розвитку захворювання) зростав вміст ДК і МДА на 64,6 % і 69,6%; водночас підвищувалась активність каталази на 105,6% і СОД на 60,9% в порівнянні з контрольною групою. Це свідчить про достатню функціональну здатність ферментативної ланки АОС елімінувати продукти ПОЛ у хворих на ГП в ранній період її розвитку (рис.1).
Через 4 доби від початку захворювання у сироватці крові хворих виявлено подальше збільшення рівня ДК на 85,1% і МДА на 71,6%. Разом з тим активність каталази незначно зростала на 46,1%, а показники СОД навпаки знижувались на 20,3% в порівнянні з контрольними величинами.
Одержані результати дають можливість вказати на те, що в середній період розвитку пневмонії (4 доба) відбувається подальший процес утворення продуктів ПОЛ та незначне пригнічення ферментативної ланки антиоксидантної системи (особливо СОД).
У пізній період формування пневмонії (10 доба) у сироватці крові хворих продовжується накопичення продуктів ПОЛ. Так у хворих в цей період містилося на 96% і 81,2% більше ДК і МДА в порівнянні з контрольними показниками здорових осіб. Водночас активність каталази і СОД знаходилась на рівні контрольних величин у здорових осіб (рис.1). Визначено, що через 10 діб від початку захворювання активність каталази і СОД знижувалась на 49,3 і 41,7% в порівнянні з раннім періодом пневмонії.
Таким чином вивчення показників ПОЛ та окремих ферментів АОС у сироватці крові хворих на гостру пневмонію показало зростання вмісту ДК і МДА в усі періоди розвитку захворювання та зниження каталази і СОД на 10 добу розвитку захворювання і в порівнянні з раннім періодом захворювання, що свідчить про неоднозначність порушень функціонування прооксидантно-антиоксидантної систем.
%
Рис. 1. Функціональний стан прооксидантно-антиоксидантної системи у крові хворих на пневмонію в різні періоди розвитку захворювання (в % від контролю).
На стан про- і антиоксидантних систем при ГП суттєво впливають площа запального ураження легень і стать хворого. Виявлено, що у хворих на крупозну пневмонію зростає рівень ДК і МДА на 89,6 і 80%, а активність СОД і каталази відповідно знижується на 51,5 і 50,9% порівняно з контрольною групою. Подібний напрямок змін відбувався у пацієнтів з вогнищевою пневмонією, але з однією відмінністю – меншим ступенем їх прояву. Так показники ДК і МДА підвищуються на 69,2 і 48%, а активність СОД і каталази була відповідно зниженою на 34,3 і 21,6% в порівнянні із здоровими особами.
Проведені дослідження виявили, що у чоловіків хворих на пневмонію містилося у сироватці крові більше ДК і МДА на 5,7 і 7,8% в порівнянні з жінками, хворими на пневмонію, а активність СОД була нижчою на 76% і каталази на 48,4% в порівнянні з жінками. Це свідчить про вищі можливості ферментативної ланки антиоксидантної системи утилізувати продукти ПОЛ у жінок. Встановлено, що ранній та середній періоди формування хвороби не супроводжувалися змінами активності АСТ і АЛТ (ці показники залишалися на рівні контрольних величин). Водночас активність АСТ і АЛТ зростала у хворих на ГП в пізні періоди розвитку захворювання (відповідно на 124,3 і 150% в порівнянні з контролем).
Вивчення вмісту деяких електролітів (калію, кальцію і натрію) у сироватці крові хворих на ГП показало, що у ранній період розвитку захворювання кількість калію, кальцію та натрію не відрізнявся від контрольних величин цих показників у здорових осіб. Дослідження вмісту електролітів в крові на 4-5 добу хвороби виявило, що із зазначених трьох електролітів суттєвих змін зазнавав лише натрій. Його рівень в цей період підвищувався лише на 10,5% порівняно з контрольними показниками. Пізній період розвитку пневмонії супроводжувався зростанням вмісту натрію на 21,4% та зниженням вмісту калію в крові на 43,1% в порівнянні з показниками у здорових осіб. Площа запального ураження легень при ГП впливає на вміст як натрію, так і калію в крові хворих і не викликає змін рівня кальцію. Так у хворих на крупозну пневмонію спостерігається підвищення вмісту натрію в крові на 19,1% та зниження рівня калію на 40,9% в порівнянні з контролем.
Отже вивчення трансаміназ і електролітів у сироватці крові хворих на пневмонію показало, що вміст АЛТ, АСТ, калію, натрію змінюється в залежності від періоду розвитку захворювання та площі запального ураження легенів. Зокрема у пацієнтів на крупозну пневмонію з пізнім періодом захворювання зростає активність трансфераз, наступає гіпернатріємія і гіпокаліємія.
Відомо, що фактори неспецифічної резистентності відіграють важливу роль в протиінфекційному захисті організму. Поліморфно-ядерні лейкоцити є важливими спеціалізованими клітинами цієї системи. Тому визначення їх функціональної спроможності за показниками НСТ-тесту, ФАЛ, ППН, ППЛ у периферичній крові має важливе значення не тільки для того, щоб оцінити ступінь активності запального процесу в легенях, але і для визначення окремих ланок патогенезу розвитку гострої пневмонії.
Нами встановлено на першу добу захворювання підвищення НСТ-тесту, фагоцитарної активності лейкоцитів (ФАЛ), показників пошкодження нейтрофілів і лімфоцитів (ППН і ППЛ) у периферичній крові відповідно на 39,1, 16,6, 314 і 233,3% порівняно з контрольними показниками.
Одержані результати дають можливість вказати на те, що в ранній період розвитку захворювання на клітинному рівні організму включаються неспецифічні механізми імунологічного захисту, але й водночас спостерігається їх дефектність. Пізніше на 4-5 добу пневмонії ці показники продовжували змінюватися відносно контрольних у тому ж напрямку. Так вміст НСТ-тесту, ФАЛ, ППН і ППЛ перевищував контрольні величини здорових осіб відповідно на 45,6, 33,3, 140 і 366,6%, що свідчить про те, активізація метаболічних процесів в нейтрофільних гранулоцитах відбувається поряд з процесами їх ушкодження внаслідок антигенного перевантаження.
Через 8-10 діб від початку захворювання спостерігається подальше зростання НСТ-тесту на 54,3%, ФАЛ на 55,5% і при цьому показники ППН і ППЛ зростали відповідно на 200 і 300% у периферичній крові хворих на пневмонію порівняно з контрольними. Це дає змогу висловити думку про те, що поліморфно-ядерні лейкоцити беруть активну участь в механізмах неспецифічного захисту при ГП. Крім того їх функціональний стан дозволяє характеризувати ступінь запального ураження легенів, а також визначити стан неспецифічних механізмів імунологічного захисту при пневмонії в різні періоди її розвитку.
Схильність організму до різних запальних процесів в легенях та особливостей їх клінічного перебігу пов’язані як відомо зі станом імунної системи. Тому визначення вмісту Т і В-лімфоцитів у крові хворих на пневмонію у різні періоди її формування, дозволить певною мірою визначити імунологічний статус пацієнта. Так нами виявлено, що ранній та середній періоди захворювання не відзначалися суттєвими змінами вмісту Т і В-лімфоцитів у крові хворих на ГП (ці показники не відрізнялися від рівня величин здорових осіб). Натомість дослідження хворих через 8-10 діб від початку захворювання дозволило встановити, що вміст Т-лімфоцитів знижувався на 33,2%, а рівень В-лімфоцитів зростав на 63,6% порівняно з контролем, що свідчить про стимуляцію гуморальної та пригнічення клітинної ланки імунологічного захисту.
Проведені дослідження, які присвячені вивченню вмісту Т і В-лімфоцитів у крові хворих на пневмонію в залежності від площі запального ураження в легенях, показали, що ці показники змінюються різноспрямовано. Так при крупозній пневмонії спостерігається зниження Т-лімфоцитів на 21,4% та підвищення вмісту рівня В-лімфоцитів на 54% в порівнянні з контролем, а при вогнищевій пневмонії показники Т-лімфоцитів також знижувались на 19,1%, а В-лімфоцитів не відрізнялись від контрольних величин.
Таким чином одержані нами результати мають значення не тільки для визначення окремих ланок патогенезу ГП, оцінки стану специфічної ланки імунітету, але і можуть служити підґрунтям для призначення імунокоригуючої терапії на певних етапах формування захворювання.
Отже дана наукова робота є клініко-експериментальним дослідженням, яке виконано на різних ієрархічних рівнях (клітинному, органному, системному та організмовому) організму, доводить участь неспецифічних та специфічних (імунних) клітинних та гуморальних механізмів у патогенезі пневмонії в різні періоди її розвитку.
Фактичний матеріал дозволяє з’ясувати важливе значення процесів пероксидації ліпідів у патогенезі ГП в ранні, середні та пізні періоди розвитку захворювання, визначити провідну роль функціонального стану прооксидантної і антиоксидантної ферментативної систем у формуванні пневмонії, а також поширити уявлення про неспецифічні та специфічні механізми пошкодження та захисту при ГП в різні періоди розвитку захворювання в залежності від статі хворого та площі запального ураження легень.
ВИСНОВКИ
У роботі наведене теоретичне обґрунтування і нове вирішення актуальної наукової задачі, яка полягає в поліпшенні діагностики пневмонії шляхом дослідження функціонального стану неспецифічної резистентності організму, клітинної та гуморальної ланок імунної системи, а також прооксидантно-антиоксидантної системи в патогенезі пневмонії, в залежності від періодів розвитку захворювання, площі запального ураження легень та статі хворого.
Встановлена провідна роль прооксидантних та антиоксидантних процесів в патогенезі формування пневмонії, залежність їх стану від періодів розвитку захворювання, площі запального ураження легень і статі.
Активність прооксидантно-антиоксидантної системи відповідно змінювалась в залежності від періоду формування пневмонії. У ранній період (1 доба) спостерігається збереження функціональної рівноваги про- і антиоксидантних систем; в середній період (4 доба) – пригнічення активності ферментативної ланки антиоксидантної системи (переважно у самців); в пізній період розвитку захворювання (10 доба) відбувається поступове відновлення функціональних можливостей АОС (цей процес активніший у самок ніж у самців).
У хворих на ГП спостерігаються глибокі порушення функціонального стану прооксидантної та антиоксидантної систем у різні періоди її розвитку. Ранній період характеризувався активізацією процесів ПОЛ та компенсаторним підвищенням активності супероксиддисмутази і каталази; середній період супроводжувався подальшим накопиченням продуктів ПОЛ та помірним зниженням активності ферментів АОС; пізній період захворювання характеризувався найвищим ступенем пероксидації ліпідів, а показники активності СОД і каталази знаходилися на рівні контрольних величин.
Доведена пряма залежність показників перекисного окиснення ліпідів і антиоксидантної активності від площі запального ураження легень та статі хворого. У хворих на крупозну пневмонію чоловіків спостерігалась більш висока ступінь інтенсифікації процесів ПОЛ та суттєвіше пригнічення ферментативної ланки антиоксидантного захисту.
Виявлена участь неспецифічних і специфічних клітинних та гуморальних імунних механізмів в патогенезі гострої пневмонії в різні періоди розвитку хвороби в залежності від площі запального ураження легень. Визначено зниження рівня Т-лімфоцитів та зростання вмісту В-лімфоцитів у крові хворих на ГП в пізньому періоді розвитку крупозної пневмонії, а в той час показники пошкодження нейтрофілів і лімфоцитів, фагоцитарна активність лейкоцитів, НСТ-тест суттєво змінювалися показники неспецифічного захисту поступово у всі періоди захворювання як при вогнищевій та крупозній пневмоніях з перевагою у пізні періоди останньої.
Активізація процесів ПОЛ у хворих на ГП відіграє суттєву роль у ініціюванні гіперферментемії, гіпернатріємії та гіпокаліємії, і відбиває наявність цього універсального патогенетичного механізму пошкодження легень в різні періоди розвитку захворювання. Вищезазначені метаболічні зсуви є важливими об’єктивними критеріями оцінки та прогнозування клінічного перебігу ГП і ефективності запровадженої терапії.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
Поліянц І.В. Функціональний стан прооксидантно-антиоксидантних систем у сироватці крові щурів при гострій пневмонії на четверту добу після інтраназального зараження культурою Staphylococcus aureus залежно від статі тварин // Одеський медичний журнал. – 2004. - №1 (81). – С. 37-38.
Регеда М.С., Поліянц І.В. Стан перекисного окиснення ліпідів та активність антиокислювальної системи у крові щурів при гострій пневмонії // Фізіологічний журнал. – 2004. – Т.50, №2. – С.111-113 (Внесок дисертанта: проведено дослідження ДК, СОД і каталази в крові щурів, моделювання експериментальної пневмонії, оцінені результати і зроблені висновки).
Поліянц І.В. Вміст продуктів перекисного окиснення ліпідів і активність ферментів антиокислювальної системи у легеневій тканині щурів при
гострій пневмонії у ранні періоди розвитку захворювання// Фізіологічний журнал. – 2004. – Т.50, №3. – С. 44-46.
Регеда М.С., Поліянц І.В. Пневмонія: Монографія. – Львів: В-во “Сполом”, 2004. – 79 с. (Внесок дисертанта: проведено пошук і проаналізовано літературні джерела, підготовлено матеріал до друку).
Поліянц І.В. Особливості клінічної характеристики хворих на вогнищеву та крупозну пневмонії // Актуальні проблеми експериментальної та клінічної медицини: Збірник наукових праць. – Львів, 2001. – Т. 3. – С.89-91.
Поліянц І.В., Регеда М.С. НСТ-тест в оцінці функціонального стану лейкоцитів при гострій пневмонії // Актуальні проблеми медицини, фармації та біології: Збірник наукових праць – Львів, 2003 – №1. – С.22-25. (Внесок дисертанта: проведено визначення НСТ-тесту у крові хворих на пневмонію, підготовлено матеріал до друку).
Поліянц І.В., Регеда М.С. Вміст Т і В-лімфоцитів у сироватці крові при гострій позагоспітальній вогнищевій та крупозній пневмоніях //Матеріали VII Міжнародного медичного конгресу студентів і молодих учених. – Тернопіль, 2003. – С.25. (Внесок дисертанта: проведено обстеження хворих і досліджено рівень Т і В-лімфоцитів крові при пневмонії, підготовлено матеріал до друку).
Регеда М.С., Фрайт В.М., Поліянц І.В. Рівень каталази в сироватці крові хворих на гостру позагоспітальну пневмонію // Матеріали ІІІ з’їзду фтизіатрів і пульмонологів України. – Київ, 2003. – С.312. (Внесок дисертанта: проведено визначення каталази в крові хворих і підготовлено матеріал до друку)
АНОТАЦІЯ
Поліянц І.В. Патофізіологічні механізми пневмонії на різних етапах її розвитку. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за фахом 14.03.04 – патологічна фізіологія. Одеський державний медичний університет МОЗ України, Одеса, 2005.
У дисертації визначена на підставі запроваджених експериментальних і клінічних досліджень провідна роль функціонального стану прооксидантно-антиоксидантної системи в патогенезі пневмонії в різні періоди розвитку захворювання і доведено патогенетичне значення механізмів неспецифічної резистентності організму і специфічного імунологічного захисту.
У роботі доведено, що на 1, 4 та 10 доби розвитку пневмонії як в експерименті, так і в клініці поступово наростають показники ПОЛ (відповідно дієнові кон’югати на 64,6, 85,1, 96%, малоновий диальдегід на 69,6, 71,6, 81,2%), які досягають найвищих величин у пізній період формування хвороби, одночасно відбувається пригнічення активності ферментів АОС (відповідно каталази на 105,6, 49,3, 46,1% супероксиддисмутази на 60,9, 41,7, 20,3%), особливо в середній та пізній періоди розвитку пневмонії. Встановлено, що у чоловіків, хворих на крупозну пневмонію спостерігається більш висока ступінь пероксидації ліпідів та суттєвіше пригнічення ферментативної ланки АОС ніж у жінок з вогнищевою пневмонією.
Автором виявлено, що стан неспецифічної резистентності організму та специфічного імунологічного захисту залежить від періоду розвитку захворювання та площі запального ураження легенів – зростає рівень В-лімфоцитів на 63,6% і знижується вміст Т-лімфоцитів на 33,2% у крові хворих з пізнім періодом формування хвороби, при крупозній пневмонії, а показники зростають фагоцитарної активності лейкоцитів на 55,5% , НСТ-тесту на 54,3%, показники пошкодження нейтрофілів і лімфоцитів відповідно на 200 і 300% в усі періоди захворювання з перевагою у пізній. У роботі показано, що активізація процесів ПОЛ у хворих на ГП відіграє суттєву роль у ініціюванні гіперферментемії, гіпернатріємії та гіпокаліємії, і відбиває наявність цього універсального патогенетичного механізму пошкодження легень в різні періоди розвитку захворювання. Вищевикладені метаболічні зсуви є об’єктивними критеріями оцінки і прогнозування клінічного перебігу пневмонії та ефективності проведеної терапії.
Ключові слова: пневмонія, етапи, механізми розвитку.
АННОТАЦИЯ
Полиянц И.В. Патофизиологические механизмы пневмонии на различных этапах её развития. – Рукопись.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.04 – патологическая физиология. Одесский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Украины, Одесса, 2005.
В диссертации определена на основании проведенных экспериментальных и клинических исследований ведущая роль функционального состояния прооксидантно-антиоксидантной системы в патогенезе пневмонии в разные периоды развития заболевания и доказано патогенетическое значение механизмов неспецифической резистентности организма и специфической иммунологической защиты.
В работе доказано, что на 1, 4 и 10 сутки развития пневмонии, как в эксперименте, так и в клинике постепенно возрастают показатели перекисного окисления липидов (соответственно диеновые коньюгаты на 64,6, 85,1, 96%, малоновый диальдегид на 69,6, 71,6, 81,2%), достигающие наибольших величин в поздний период формирования заболевания, одновременно происходит угнетение активности ферментов антиоксидантной системы (соответственно каталазы на 105,6, 49,3, 46,1%, супероксиддисмутазы на 60,9, 41,7, 20,3%), особенно в средние и поздние периоды развития пневмонии. Установлено, что у больных мужчин с крупозной пневмонией наблюдается более высокая степень пероксидации липидов и угнетение ферментативного звена антиоксидантной системы чем у больных женщин с очаговой пневмонией.
Автором выявлено, что состояние неспецифической резистентности организма и иммунной системы зависит от периода развития заболевания и площади воспалительного процесса легких – возрастает уровень В-лимфоцитов на 63,6% и снижается содержание Т-лимфоцитов на 33,2% в крови больных с поздним периодом формирования болезни, при крупозной пневмонии, а показатели возрастают фагоцитарной активности лейкоцитов на 55,5%, НСТ-теста на 54,3%, показатели повреждения нейтрофилов и лимфоцитов соответственно на 200 и 300% во все периоды заболевания с преимуществом в поздний.
В работе показано, что активизация перекисного окисления липидов у больных на пневмонию играет важную роль в запуске и развитии гипернатриемии, гиперферментемии и гипокалиемии и отражает наличие этого универсального патогенетического механизма повреждения легких в разные периоды развития заболевания. Вышеизложенные метаболические сдвиги являются важными объективными критериями оценки и прогнозирования клинического течения пневмонии и эффективности проводимой терапии.
Ключевые слова: пневмония, этапы, механизмы развития.
SUMMARY
Poliyants I.V. Pathophysiological mechanisms of pneumonia on different phases of its development. – Manuscript.
The dissertation for obtaining the scientific degree of candidate of medical sciences on speciality 14.03.04 - Pathological physiology. – Odessa state medical university. MHP of Ukraine, Odessa, 2004.
In the dissertation investigation of role and functional condition of prooxidant - antioxidant system in pneumonia pathogenesis by means of indexes determination of lipids' peroxidation and antioxidant system activity in blood plasma and lungs, in the experiment, and in patients' blood plasma in different periods of disease development and their influence study – upon nonspecific resistence condition of the organism and man’s immune system.
In this work it was proved that on the first, fourth and tenth day of pneumonia development, as in experiment, just so -in clinics, the peroxide lipid oxydation indexes /dien conjugate on 64,6, 85,1, 96%, malonic dialdehide on 69,6, 71,6, 81,2%/ grow, which reach their highest values, during the late period of disease formation, and simultaneously there happens the antyoxydant system ferments activity /catalase on 105,6, 49,3, 46,1%, superoxyddesmutase on 60,9, 41,7, 20,3%/ oppression, especially during middle and late periods of pneumonia development. It was estimated, that in men, with croupous pneumonia, there is observed the higher degree of lipids' peroxidation and more essential oppression of antyoxydant system fermentative chain, than in women with focal pneumonia.
The author revealed, that nonspecific resistence condition of the organism and of immune system – depends period of disease development and size of inflammatory process in lungs - B-lymphocytes level grows on 63,6%, and T-lymphocytes content is lowered on 33,2%, in blood of patients, with late period of disease formation in croupous pneumonia, and figures grow phahocytar activity of leucocity on 55,5%, NST-test on 54,3%, index of neutrophyles injury on 200%, and lymphocytes on 300% at all disease periods, prevailing during late stage. It was shown in the work that peroxide lipid oxydation activisation in the organism's inflammatory reaction playes an important pathogenetic role, as in the start, just so in development stage - of hypernatriemia, hyperfermentemia and hypopotassiemia.
Keywords: pneumonia, stage, mechanisms of development.
Підписано до друку 05.04.2005 р.
Умовн.друк.арк. 0,9. Формат 60х90/16.
Друк різографічний.
Наклад 100 прим. Замовлення №386.
Віддруковано з готових діапозитивів
у малому приватному підприємстві “ВМС”
Україна, м. Львів, вул. Вузька,3.
тел./факс (032) 297-05-67