Эндотоксикоз и токсининдуцированные цитолитические реакции у пациентов с микросатурнизмом Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

Оригинальные исследования

Original Researches

МЕДИЦИНА

НЕОТЛОЖНЫХ состояний

®

УДК 615.099.092:546.815 КАРЛОВА Е.А.1, ШЕЙМАН Б.С.2

1 Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца, г. Киев 2Национальная детская специализированная больница «ОХМАТАЕТ» МЗ Украины, г. Киев

ЭНДОТОКСИКОЗ И ТОКСИНИНДУЦИРОВАННЫЕ ЦИТОЛИТИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ У ПАЦИЕНТОВ С МИКРОСАТУРНИЗМОМ

Резюме. В работе представлены особенности формирования эндотоксикоза при микросатурнизме. Приведены результаты ретроспективного исследования токсининдуцированных цитолитических реакций и их роли в формировании токсемии в зависимости от степени экспозиции свинца. Исследованы механизмы продукции токсинов и потенциалы повреждающей активности, размеры молекул токсинов и параметры их распределения и накопления в кровяном русле, прочность связи с токсиннесущими фракциями в зависимости от степени микросатурнизма.

Ключевые слова: микросатурнизм, токсининдуцированные цитолитические реакции, эндотоксикоз, особенности развития.

Введение

К числу глобальных загрязнителей внешней среды относятся тяжелые металлы, в структуре которых главенствующее место отведено свинцу.

В литературных источниках последних лет широко представлена информация о политроп-ности токсического действия свинца на организм человека с вовлечением в патологический круг системы крови, сердечно-сосудистой, нервной и костной систем, желудочно-кишечного тракта.

Многочисленными исследованиями доказано, что одним из звеньев воздействия тяжелых металлов является их токсическое действие, сопровождающееся структурно-функциональным изменением клеточного аппарата, и прежде всего нарушением структуры и функции мембран. Данный эффект обусловлен блокированием функционально активных групп белковых ферментов и структурных белков [2, 4—6].

При этом основные проявления системно-органной токсичности свинца многие исследователи связывают с изменениями эритропоэти-ческой активности плазмы, что, в свою очередь, непосредственно связано с воздействием тяжелого металла на морфофункциональное состояние эритробластов и эритроцитов с нарушением происходящих в них биохимических процессов [2, 4-6].

В основе токсического действия тяжелых металлов на организм лежит разобщение взаимосвязанных механизмов, ведущая роль среди кото-

рых отведена образованию свободных радикалов как результату активации процессов перекисного окисления липидов с развитием оксидативного стресса. Дисбаланс в гомеостатических биохимических системах сопровождается формированием конкурентного взаимодействия с эссенциальны-ми микроэлементами и возникновением внутриклеточного дисбаланса последних. Вследствие этих процессов при избыточном поступлении металлов в организм происходит нарушение ряда гомеостатических функций с развитием эндоток-семии.

Несмотря на всестороннее изучение эндо-токсикоза, до настоящего момента не изучены механизмы его формирования и течения при воздействии фактора малой интенсивности — экспозиции малых доз свинца, а также не установлены особенности его лабораторных проявлений при микросатурнизме.

Изложенное выше указывает на актуальность дальнейшего изучения проблемы проявлений эндотоксемии в условиях экспозиции малых доз свинца, что, несомненно, должно привести к усовершенствованию ранней диагностики токсических эффектов, стратифицировать прогноз степени риска, а также оптимизировать подходы к лечебно-профилактическим мероприятиям у пациентов при микросатурнизме.

© Карлова Е.А., Шейман Б.С., 2014 © «Медицина неотложных состояний», 2014 © Заславский А.Ю., 2014

Цель работы: исследовать механизмы формирования и реализации эндотоксикоза при микросатурнизме.

Материалы и методы

Под наблюдением находилось 203 пациента, которые проходили обследование на базе ДПС МСЧ № 18 МЗ Украины в г. Киеве. В зависимости от уровня свинца крови все пациенты были разделены на три группы. В первую группу вошли пациенты с уровнем свинца крови 2,120 ± 0,013 мкмоль/л; во 2-ю группу — 1,920 ± 0,013 мкмоль/л; в 3-ю группу — с минимальным уровнем свинца 1,720 ± 0,028 мкмоль/л. Возраст больных колебался в пределах от 35 до 47 лет. Средний возраст пациентов 1-й группы (51 человек) составил 43,5 ± 1,3 года; 2-й (46 человек) — 39,9 ± 1,8 года, 3-й (49 человек) — 40,3 ± 1,4 года. В контрольную группу вошли 57 практически здоровых лиц, средний возраст которых составил 44,7 ± 1,5 года. Все обследованные пациенты были мужского пола.

Исследование крови с определением общих характеристик токсемии (размеры молекул и частиц эндотоксинов, потенциал токсининдуци-рованной цитолитической активности (ТИЦА), приоритетные места преимущественного накопления эндотоксинов на токсиннесущих фрак-

циях крови) проводили с использованием комплексной токсикометрии [13, 14].

Полученные данные токсикометрических исследований систематизированы и анализированы при помощи методов математической статистики с использованием программы Statistica 6, StatSoft фирмы StatSoft Inc., USA.

Для определения роли и значения ТИЦА в развитии и реализации токсемии, верификации основного звена эндотоксемии, обладающего наиболее выраженным повреждающим потенциалом, в ходе исследования были выделены следующие этапы работы [4]:

— механизм повреждения биологической мишени токсинами, преимущественно накопленными в кровяном русле;

— ТИЦА цельной плазмы и токсиннесущих фракций, ассоциированных с токсинами;

— ТИЦА токсинов, накопленных на токсин-несущих фракциях плазмы крови.

Результаты и обсуждение

Результаты ретроспективного анализа ТИЦА цельной плазмы и токсиннесущих фракций плазмы крови у пациентов с микросатурнизмом показаны в табл. 1.

При исследовании параметров токсемии было обнаружено, что независимо от степени экспо-

Таблица 1. Параметры токсемии, обусловленной ТИЦА, при микросатурнизме (M ± m)

Параметры токсемии Группы больных

1 (n = 51) II (n = 46) III (n = 49)

Уровень ТИЦА (%) токсиннесущих фракций плазмы крови, ассоциированных с эндотоксинами

Токсичность плазмы крови (в целом) 42,55 ± 1,24 42,67 ± 0,54 40,84 ± 0,73

Токсичность глобулиновой фракции 46,04 ± 0,85 42,37 ± 0,54 45,26 ± 0,47

Токсичность альбуминовой фракции 43,28 ± 1,36 45,23 ± 0,61 41,43 ± 0,69

Токсичность свободноциркулирующей фракции 37,19 ± 1,61 43,10 ± 0,42 18,42 ± 0,37

Основное место накопления токсинов в кровяном русле Глобулины Альбумины Глобулины

Уровень ТИЦА (%) эндотоксинов с молекулами и частицами различных размеров

Токсины (10-200 нм) на глобулинах 40,81 ± 0,74 19,04 ± 1,57 14,43 ± 0,62

Токсины (10-200 нм) на альбуминах 43,25 ± 1,36 45,11 ± 0,59 45,27 ± 0,59

Токсины (10-200 нм) свободноциркулирующие 37,7 ± 1,6 43,10 ± 0,42 18,42 ± 0,37

Токсины (< 10 нм) на глобулинах 32,97 ± 1,43 9,13 ± 0,10 9,13 ± 0,11

Токсины (< 10 нм) на альбуминах 38,06 ± 0,76 14,64 ± 1,10 10,61 ± 0,48

Токсины (< 10 нм) свободноциркулирующие 48,05 ± 1,41 22,99 ± 1,10 23,06 ± 1,14

Токсины (> 200 нм) на клеточных мембранах 38,71 ± 3,48 23,84 ± 4,08 40,84 ± 0,73

Токсины (> 200 нм) на глобулинах 3,11 ± 2,12 40,93 ± 1,49 45,26 ± 0,47

Токсины (> 200 нм) на альбуминах 0,37 ± 0,02 0,22 ± 0,00 0,16 ± 0,00

Размеры молекул токсинов, обладающих наиболее высокой ТИЦА 10-200 нм > 200 нм > 200 нм

Прочность связи токсиннесущих белковых фракций с эндотоксинами, обладающими наибольшим уровнем повреждающей активности (ТИЦА)

Токсины, обладающие наиболее выраженным потенциалом повреждающей активности Непрочная Прочная Прочная

Примечание: отличия между группами являются достоверными (p < 0,05).

зиции свинца у пациентов всех обследованных групп наиболее высокий уровень ТИЦА плазмы наблюдался в 1-й — 42,55 ± 1,24 % и 2-й группе — 42,67 ± 0,54 %. В 3-й группе пациентов данный показатель составил 40,84 ± 0,73 %. Различия между показателями ТИЦА во 2-й и 3-й группах пациентов были достоверными (р > 0,05; табл. 1).

Установлено, что наибольшие уровни ТИЦА демонстрировали у пациентов 1-й группы белковые (глобулиновая и альбуминовая) токсинне-сущие фракции эндотоксинов (место преимущественного накопления эндотоксинов в кровяном русле) (43,28 ± 1,36 %, 46,04 ± 0,85 %; р > 0,05). У пациентов 2-й группы наиболее выраженный потенциал ТИЦА демонстрировала альбуминовая токсиннесущая фракция плазмы (45,23 ± 0,61 %; р < 0,05); у пациентов 3-й группы — глобули-новая токсиннесущая фракция (45,26 ± 0,47 %; р < 0,05).

На основании полученных результатов и определения параметров токсикокинетики эндотоксинов, обладающих наиболее выраженной ТИЦА у пациентов с микросатурнизмом, можно сделать вывод о характеристиках основного звена эндо-токсемии:

— у пациентов 1-й группы: альбумин- и гло-булинассоциированные эндотоксины с размером частиц 10-200 нм;

— у пациентов 2-й группы: альбуминассо-циированные эндотоксины с размером частиц

> 200 нм;

— у пациентов 3-й группы: глобулинассо-циированные эндотоксины с размером частиц

> 200 нм.

Исходя из проведенного анализа, можно указать на основной механизм синтеза эндотоксинов, имеющих наиболее высокий потенциал ТИЦА: у пациентов 1-й группы — инфекционный, у пациентов 2-й и 3-й группы — резорбтивный.

10 ■ *............—-■-—I

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4

Концентрация свинца в крови(мкг/мл)

Рисунок 1. Корреляционные зависимости между уровнем свинца и ТИЦА свободноциркулирующей фракции эндотоксинов у пациентов с микросатурнизмом (р < 0,05)

Параметры ТИЦА и корреляционные зависимости с содержанием свинца в крови. Для уточнения параметров основного звена эндотоксемии, сопровождающей накопление свинца в крови, проведены исследования корреляционной зависимости между концентрацией свинца в кровяном русле и ТИЦА токсиннесущих фракций и токсинов, накопленных в кровяном русле (рис. 1).

Установлено, что с концентрацией свинца в плазме крови достоверно позитивно коррелирует уровень ТИЦА свободноциркулирующей фракции эндотоксинов (г = +0,54; р < 0,05).

Для уточнения характеристик и участия эндотоксинов в формировании ТИЦА свободноцир-кулирующей фракции плазмы крови проведены исследования корреляционной зависимости между концентрацией свинца в кровяном русле и ТИЦА различных свободноциркулирующих эндотоксинов (рис. 2, 3).

уровнем свинца и ТИЦА свободноциркулирующих эндотоксинов с размером частиц 10-200 нм (р < 0,05)

£ I pb. ца^мв r = 0,4828, p = 0,000002 1

Токсининдуцированная цитолитическая активно' эндотоксинов (< 10 нм), накопленных в свободноциркулирующей фракции 12 3 4 5 6 7 о0 о о о о о о !

♦ ►

А

♦ ♦ ♦ ► ♦ А'

♦ ► ♦ ♦

♦ . ♦ ♦ ♦

♦ ♦ ♦ ♦ ♦

,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 Концентрация свинца в крови (мкг/мл)

Рисунок 3. Корреляционные зависимости между уровнем свинца и ТИЦА свободноциркулирующих эндотоксинов с размером частиц < 10 нм (р < 0,05)

Установлено наличие достоверной (р < 0,05) позитивной корреляционной зависимости при микросатурнизме между следующими параметрами:

— концентрацией свинца в крови и ТИЦА сво-бодноциркулирующей фракции эндотоксинов (г = +0,54; р < 0,05; рис. 1);

— концентрацией свинца в крови и ТИЦА сво-бодноциркулирующих эндотоксинов с размером частиц 10-200 нм (г = +0,55; р < 0,05; рис. 2);

— концентрацией свинца в крови и ТИЦА сво-бодноциркулирующих эндотоксинов с размером частиц < 10 нм (г = +0,48; р < 0,05; рис. 3).

Наличие хронической интоксикации свинцом подразумевает под собой цепь взаимосвязанных процессов. Влияние же малых доз ксенобиотика с формированием микросатурнизма предопределяет формирование отдельных звеньев этой цепи, одной из которых является эндотоксемия. В свою очередь, токсикоз усугубляет течение заболевания, повышает риск возникновения неблагоприятного исхода и указывает на высокую значимость профилактических и лечебных мероприятий.

Токсикометрические и биохимические исследования у рабочих свинцово-опасных производств были разделены в зависимости от степени экспозиции на три группы: 1-я группа — пациенты с высоким уровнем свинца крови (2,120 ± 0,013 мкмоль/л); 2-я группа — средним уровнем (1,920 ± 0,013 мкмоль/л); 3-я группа — с минимальным уровнем свинца (1,720 ± 0,028 мкмоль/л). Для определения особенностей формирования и развития токсикоза в зависимости от степени экспозиции свинца проведено изучение полученных результатов, их сравнение, а также исследована корреляционная зависимость между показателями.

Установлено, что у пациентов 1-й группы наибольшей ТИЦА обладали глобулин- и аль-буминассоциированные эндотоксины с частицами размером 10-200 нм. У пациентов 2-й группы наибольшей ТИЦА обладали альбуминас-социированные эндотоксины с размером частиц > 200 нм. У пациентов 3-й группы наибольшей ТИЦА обладали глобулинассоциированные эндотоксины с размером частиц > 200 нм.

При проведении исследований корреляционной зависимости между показателями ТИЦА и концентрацией свинца в крови установлено, что достоверные дозозависимые эффекты наблюдались между концентрацией ксенобиотика и ТИЦА свободноциркулирующей фракции эндотоксинов (г = +0,54; р < 0,05). При этом концентрация свинца достоверно позитивно коррелировала с уровнем ТИЦА свободноциркулирующих эндотоксинов с размером частиц 10-200 нм (г = +0,55; р < 0,05) и размером молекул < 10 нм.

Выводы

1. Комплексные токсикометрические исследования накопленных в кровяном русле цитолити-ческих веществ (токсинов) позволяют выделить

основные звенья развивающейся токсемии у пациентов с микросатурнизмом и систематизировать их по размерам молекул (частиц), величине ТИЦА, распределению токсинов на токсиннесу-щих фракциях в кровяном русле.

2. Распределение и преимущественное накопление токсинов в кровяном русле зависит от степени экспозиции свинца.

3. Размеры молекул (частиц) токсинов и место их преимущественного накопления в кровяном русле у пациентов с микросатурнизмом зависят от концентрации свинца в кровяном русле.

Работы по изучению параметров эндотоксикоза у пациентов с микросатурнизмом продолжаются.

Список литературы

1. Арчаков А.И. Геномика, протеомика и биоинформатика — науки XXI столетия // Фармакологический вестник. —

2001. — № 9. — С. 30-37.

2. Анализ ядрышкового аппарата клеток костного мозга при свинцовой интоксикации / И.А. Пашкевич, Ю.А. Успенская, В.В. Нефедова, А.Б. Егорова//Гигиена и санитария. —

2002. — № 4. — С. 58-59.

3. Волошина Н.О. КлШчне значення плазмаферезу у лжувант гострог нирковог недостатностi у дтей: Автореф. дис... канд. мед. наук. — К., 1996. — 146 с.

4. Гутникова А.Р., Махмудов К.О., Саидханов Б.А. и др. О мембранотропном действии солей тяжелых металлов и основных путях его коррекции// Токсикол. вестник. — 2002. — № 3 (май-июнь). — С. 21-26.

5. Данилiв С.1. Ефекти тдвищених концентрацш ютв свинцю на кровотворт органи cyprinus carpió L/ С.1. Данилiв, М.А. Мазепа//Iмунологiя та алергологiя. — 2009. — № 2/3. — С. 14-18.

6. Дмитруха Н.М. Експериментальне до^дження впли-ву важких металiв (свинцю та кадмю) на неспецифiчну резистенттсть оргатзму быих щурiв / Н.М. Дмитруха // Современные проблемы токсикологии. — 2004. — № 4. — С. 27-31.

7. ЗверевД.В., Долецкий А.С., МузуровА.Л. Активныеме-тоды детоксикации у детей раннего возраста // Анестезиология и реаниматология. — 1996. — № 6. — С. 48-51.

8. Зависимость между содержанием металлов и интенсивностью окислительного стресса в организме / Красиков С.И., Тиньков А.Н., Тиньков А.А. и др. // Гигиена и санитария. — 2010. — № 6. — С. 44-47.

9. Использование биологически активных веществ в профилактике токсического действия некоторых тяжелых металлов / Дегтярева Т.Д., Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И. и др. // Гигиена и санитария. — 2001. — № 5. — С. 71-73.

10. Каликинская Е. Протеомика против геномики, или Сломанный ключ к наследственным болезням // Компьютерра. — 2001. — № 35. — С. 43-51.

11. Мельник Ю.П. Процес выьнорадикального перекис-ного окислення лтШв та активтсть антиоксидантног си-стеми при впливi свинцю (експериментальт та виробничi до^дження): Автореф. дис... канд. бiол. наук: 14.02.01 / Ю.П. Мельник; 1н-т медицини пращ АМН Украгни. — К., 2004. — 21 с.

12. Проданчук Н.Г., Шейман Б.С., Осадчая О.И., Волошина Н.А. СпоЫб дiагностики та лжування ендотоксикозу (заявка на винахiд № 2004010546 вiд 26.01.2004р.).

13. Проданчук Н.Г., Шейман Б.С., Осадчая О.И., Волошина Н.А. Споаб дiагностики етiологiчного чинника токсемгг (заявка на винахiд№ 20040503768вiд 19.05.2004р.).

14. Першин О.1. Вплив отв свинцю на пероксидну оксидацюлiпiдiв та активтсть ферментiв антиоксидантног системи в еритроцитах щурiв/ О.1. Першин, Г.Л. Антоняк// Експерим. та клшч. фiзiологiя i бiохiмiя. — 2005. — № 3. — С. 19-24.

15. Трахтенберг 1.М. Дождження впливу свинцю i кадмж на iмуноглобулiн О людини за даними ШАЬВ1-То¥ мас-спектрометри / 1.М. Трахтенберг, Т.Ю. Громовий, В.О. По-кровський та т. // Соврем. пробл. токсикологии. — К., 2009. — № 1. — С. 37-40 (Шифр в БД СУ5/2009/1).

16. Трахтенберг И.М. Приоритетные аспекты профилактической токсикологии: опыт прошлого, реалии настоящего, горизонты будущего / И.М. Трахтенберг // Актуальт проблеми транспортног медицини: навколишне середовище; професшне здоров'я; патологiя. — 2010. — № 3. — С. 72-84.

17. Шейман Б.С., Осадчая О.И., Козинец К.Г. Дифференциально-диагностические признаки определения схемы детоксикационной терапии у больных с различной патологи-ей//Лабораторная диагностика. — 1999. — № 4. — С. 11-13.

18. Шейман Б.С. Протеомика и эндотоксикоз — гармония в дисгармонии / Б.С. Шейман // Актуальные аспекты экстракорпорального очищения крови в интенсивной терапии: VМеждунар. конф.: тезисы докл. — М., 2006. — С. 108-109.

Получено 17.01.14 ■

Карлова O.A.Шейман Б.С.2

Нацональний медичний унверситет ¡м. O.O. Богомольця, м. Ки'в

2Нацюнальна дитяча спецюлвована лкарня «ОХМАТДИТ» МОЗ Укра'/ни, м. Кив

ЕНДОТОКСИКОЗ i токсиншдуковаж цитол1тичж РЕАКЦП в nAöieHTiB i3 MiKPOCATyPHi3MOM

Резюме. У робота представлеш особливосп формуван-ня ендотоксикозу при мшросатуршзм1 Наведено результата ретроспективного дослщження токсиншдукованих цитолгшчних реакцш i 1хньо1 ролi у формуванш токсемп залежно вщ ступени експозици свинця. Дослщжено ме-хашзми продукцп токсишв i потенщали пошкоджуючо'1 активносп, розмiри молекул токсишв i параметри 1хнього розподшу й накопичування в кров'яному русл^ мiцнiсть зв'язку з токсиннесучими фраками залежно вiд ступени мiкросатурнiзму.

Kro40Bi слова: мiкросатурнiзм, токсинiндукованi цито-лиичш реакци, ендотоксикоз, особливостi розвитку.

Karlova Ye.A.1, Sheyman B.S.2

National Medical University named after A.A. Bogomolets, Kyiv

2National Children's Specialized Hospital «Mother and Child Healthcare» of Ministry of Healthcare of Ukraine, Kyiv, Ukraine

ENDOTOXEMIA AND TOXIN-INDUCED CYTOLYTIC RESPONSE IN PATIENTS WITH MICROSATURNISM

Summary. The paper presents the features of formation of endotoxemia in microsaturnism. Results of retrospective study of toxin-induced cytolytic reactions and their role in toxemia according to the degree of exposure of lead are provided. The mechanisms of toxin production and damaging activity potentials, toxin molecular size and parameters of their distribution and accumulation in the bloodstream, the bond strength with toxin-containing factions depending on the degree microsat-urnism were investigated.

Key words: microsaturnism, toxin-induced cytolytic response, endotoxemia, features of development.