Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

 

Ukrainian journal of surgery 1 (20) 2013

Back to issue

Роль вільних радикалів у прогресуванні перебігу гострого панкреатиту

Authors: Чорномидз А.В., ДВНЗ «Тернопільський державний медичний університет імені І.Я. Горбачевського»

Categories: Medicine of emergency, Gastroenterology, Surgery

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Досліджено активність вільнорадикального окислення та антиоксидантної системи у хворих із різним ступенем тяжкості гострого панкреатиту в динаміці захворювання. Встановлено підвищення рівня продуктів оксидантного стресу та зниження активності антиоксидантів на початку захворювання. Найбільш помітні зміни виявлені при тяжкому перебігу панкреатиту. Вивчено кореляційні взаємозв’язки між показниками вільнорадикального окислення. Виявлено, що при виписці із стаціонару у хворих на гострий панкреатит зберігаються ознаки підвищеної активності вільних радикалів.

Исследована активность свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы у больных с различной степенью тяжести острого панкреатита в динамике заболевания. Установлено повышение уровня продуктов оксидантного стресса и снижение активности антиоксидантов в начале заболевания. Наиболее заметные изменения обнаружены при тяжелом течении панкреатита. Изучены корреляционные взаимосвязи между показателями свободнорадикального окисления. Выявлено, что при выписке из стационара у больных острым панкреатитом сохраняются признаки повышенной активности свободных радикалов.

Acute pancreatitis remains the most difficult and unresolved problem in abdominal surgery. It is necessary to investigate the pathogenesis of acute pancreatitis which is a key for understanding the disease and the appointment of adequate treatment. The comprehension of the role of free radicals and antioxidant systems in the development of acute pancreatitis is of great importance.
Objective. To study the changes of antioxidative system and the level of basic markers of free-radical damage of lipids and DNA in patients with acute pancreatitis in the dynamics of the disease.
Materials and methods. The study involved 64 patients with acute pancreatitis. There were determined the level of blood TBA-active products, oxyradicals formation activity and NO stable metabolites. Antioxidant system was assessed by the activity of superoxide dismutase, plasma catalase and erythrocytes. Leukocyte DNA damage was evaluated by the method of P.L. Olive. The survey was carried out on admission of patients, on the third day of treatment and at discharge.
Results and discussion. The onset is characterized by increased levels of oxidative stress products and decrease of antioxidants. Maximum activity of oxidant system was found on the 3rd day of the disease. The most significant changes were registered in severe pancreatitis. There were studied the correlation between indicators of free radical oxidation. It was found that at discharge the patients with acute pancreatitis had the signs of increased activity of free radicals.
Conclusion. Identifying changes of free radical oxidation is of great importance for determination of the pathogenesis role in acute pancreatitis progression. Investigation of oxidative stress markers may be used for diagnosing the severity of acute pancreatitis and prognosis of the disease.


Keywords

гострий панкреатит, вільні радикали, антиоксидантна система.

острый панкреатит, свободные радикалы, антиоксидантная система.

acute pancreatitis, free radicals, antioxidant system.

Гострий панкреатит капризний і непередбачуваний, як погода навесні.

Здається, що ось і наступило довгождане тепло, як через мить вже падає сніг…

 

Гострий панкреатит був та залишається найбільш тяжкою та невирішеною проблемою абдомінальної хірургії. Важливою особливістю цього захворювання, що виокремлює його з­поміж інших, є його системний вплив вже на ранніх стадіях патологічного процесу та навіть при легких формах його перебігу, що ставить його в один ряд із такими патологічними станами, як сепсис та шок. Гострий панкреатит на сьогодні є одним із найпоширеніших і найважчих хірургічних захворювань. Діагностика його є однією з тяжких проблем хірургії, а клінічний перебіг, розвиток ускладнень та кінцевий результат лікування є часто непередбачуваним.

Захворюваність на гострий панкреатит в Україні має неухильну тенденцію до зростання, досягаючи в деяких регіонах 12,4 на 10 000 осіб в рік [10] У світі цей показник у середньому коливається від 5 до 80 випадків захворювання на 100 000 осіб на рік [23, 24].

Загальна летальність при гострому панкреатиті коливається від 4,5 до 15 % (по Україні в середньому — 14,5 %, у Росії — 24 %, у США — 16,7 %, у Німеччині — 5,8 %, у Чехії — 2 %), при деструктивних формах вона становить від 24 до 60 %, а післяопераційна досягає 70 % і не має тенденції до зниження, незважаючи на розробку та впровадження нових методів лікування [5, 7, 10, 23, 24] . Досягненням останніх десятиріч є зниження рівня ранньої смертності від даного захворювання, що пов’язано із удосконаленням консервативного лікування, хоча смертність від гострого панкреатиту в період розвитку пізніх ускладнень залишається надзвичайно високою [7, 11]. Стабільним залишається і відсоток розвитку тяжких форм захворювання. Враховуючи це, необхідним є детальне вивчення патогенезу гострого панкреатиту, що є ключовим моментом розуміння перебігу захворювання та призначення адекватного лікування.

Недостатньо вивченою є роль вільних радикалів та антиоксидантної системи в розвитку гострого панкреатиту [12, 21, 22]. Як відомо, у нормі утворення і нагромадження вільних радикалів відбувається у невеликих кількостях і з невеликою швидкістю. Саме така їх кількість не лише не шкідлива, а навпаки, необхідна для нормальної життєдіяльності мозку, світлосприймання, скорочення м’язів шляхом активації гуанілатциклази, знищення віджилих клітин, елімінації ксенобіотиків, попередження злоякісної трансформації клітин, модуляції енергетичних процесів за рахунок активності дихального ланцюга в мітохондріях, проліферації і диференціювання клітин, транспорту іонів, регуляції проникності клітинних мембран, синтезу гормонів, руйнування пошкоджених хромосом, забезпечення дії інсуліну, генерації бактерицидних і віруцидних факторів у клітині; вони виступають як внутрішньоклітинні меседжери, беруть участь у синтезі простагландинів, прогестерону тощо [3, 4, 14].

Регуляторні функції активних форм кисню в здорової людини можуть легко трансформуватись у пошкоджуючу дію при патологічних станах. Особливо важливою є роль вільних радикалів у патогенезі запальних процесів. Формування вільних радикалів — важливий захисний механізм, що лежить в основі неспецифічного імунітету: так, зокрема, фагоцитоз призводить до багаторазового збільшення вмісту активних форм кисню у фагоцитуючих клітинах з одночасним підвищенням потреби в кисні у 20 і більше раз («респіраторний» чи «кисневий вибух») [4, 16]. Термін «респіраторний вибух» відображає зміни метаболізму нейтрофілів, при якому збільшується споживання кисню і продукція його біологічно активних форм: супероксиданіону, гідроксильного радикалу, перекису водню та синглетного кисню [16]. Секретовані в кров активні форми кисню призводять до фізіологічного окислення в крові ендогенних речовин (ліпідів, білків, ДНК). На шляху патогенної дії активних форм кисню та продуктів перекисного окислення ліпідів стоїть антиоксидантна система [2, 9, 14]. Ця система захисту поділяється на дві підсистеми — ферментативну і неферментативну [9]. Ферментативна підсистема включає в себе декілька ферментів: супероксиддисмутазу, каталазу, глутатіонпероксидазу, глутатіонредуктазу, глутатіон­S­трансферазу і церулоплазмін [2, 9]. Усі вони каталізують хімічні реакції, у результаті яких токсичні радикали перетворюються на менш токсичні або ж нешкідливі. Окрім ферментативної підсистеми антиоксидантного захисту є ще й неферментативна система, що в основному представлена так званими пастками для вільних радикалів (феноли і поліфеноли, вітаміни групи Е, С, Д, А, стероїдні й жіночі статеві гормони, білірубін, убіхінон, фосфоліпіди, сірковмісні сполуки, альбумін та багато інших) [1, 9].

Особливістю активації вільнорадикального окислення при гострому панкреатиті є те, що підшлункова залоза має найнижчий вміст антиоксидантів в організмі і при локальній ішемії її власні захисні сили не здатні повністю боротися із токсичним впливом активних форм кисню [12, 21, 22]. Це поглиблює деструктивні зміни та розширює вогнище ураження в підшлунковій залозі. Окрім локального впливу, вільні радикали та продукти їх метаболізму (малоновий діальдегід) здатні пошкоджувати ендотелій судин і клітини паренхіматозних органів, що є ключовим етапом формування поліорганної недостатності [21].

Мета роботи: вивчити зміни активності антиоксидантної системи та рівень основних маркерів вільнорадикального ушкодження ліпідів та ДНК у хворих на гострий панкреатит у динаміці захворювання.

Матеріал та методи

В основу клінічного дослідження покладено аналіз комплексного обстеження 64 хворих на гострий панкреатит. Середній вік обстежених становив 48,7 ± 14,6 року. Серед них було 39 (61 %) чоловіків та 25 (39 %) жінок. У 32 пацієнтів діагностовано легкий перебіг панкреатиту (набрякову форму), у 32 обстежених виявлено тяжкий перебіг захворювання. Контрольну групу становили 32 практично здорові особи.

У групи обстежених відбирались лише пацієнти, тривалість захворювання в яких не перевищувала 24 години до надходження в стаціонар. Обстеження проводили при надходженні хворих, на третій день лікування та при виписці. Проводилось консервативне лікування згідно з протоколами надання медичної допомоги, затвердженими МОЗ України [10].

Усім обстеженим проведено визначення рівня у крові ТБК­активних продуктів (малонового діальдегіду (ТБК­аП, МДА)) за методом H. Ohkawa [18] в модифікації В.І. Лущак [6], визначення утворення оксирадикалів (ОР) за методом A. Viarengo at al. [25]. Стан антиоксидантної системи оцінювали за активністю супероксиддисмутази (СОД) (метод C. Beauchamp [15]) та активністю каталази в плазмі (П­Кат) та еритроцитах (Е­Кат) за методом H. Aebi [13]. Пошкодження ДНК (пДНК) лейкоцитів оцінювали за відсотком ДНК, що вийшли з клітини (відсоток ДНК у «хвості комети») за методом P.L. Olive [19]. Рівень у крові стабільних метаболітів NO (NOx) (нітратів + нітритів) визначали за методом K.M. Miranda et al. [17] у модифікації В.А. Метельської, Н.Г. Гуманової [8]. Уміст білків визначали за методом O.H. Lowry [20].

Статистичну обробку отриманих результатів проводили з допомогою статистичних функцій програм Microsoft Office Excel 2007 та statistica 8.0 на персональному комп’ютері, застосовуючи варіаційно­статистичний метод аналізу. Вірогідність різниці показників між групами оцінювали за допомогою t­тесту для незалежних вибірок. Критичний рівень значимості при перевірці статистичних гіпотез у даному дослідженні приймали рівним 0,05. Рівень залежності між досліджуваними показниками оцінювали за допомогою факторного аналізу методом головних компонент.

Результати та обговорення

Встановлено, що у хворих на гострий панкреатит в першу добу захворювання у крові вірогідно зростає рівень ТБК­активних продуктів, що більше виражено в групі з тяжким перебігом захворювання (табл. 1). Ці зміни свідчать про активацію процесів перекисного окислення ліпідів, що тісно корелює із тяжкістю патологічного процесу. Утворення оксирадикалів вірогідно не змінюється порівняно із групою здорових осіб (р > 0,05).

У групі з легким перебігом панкреатиту відмічається зростання активності ферментів антиоксидантного захисту (СОД, каталази еритроцитів та плазми). При тяжкому перебігу захворювання відмічається зниження активності СОД (р < 0,05) та відсутність змін в активності еритроцитарної каталази порівняно з групою здорових осіб. Вірогідно в обох обстежених групах зростають показники ушкодження ДНК та рівень стабільних метаболітів оксиду азоту. Для цих показників залежності від тяжкості перебігу панкреатиту не виявлено.

Аналіз залежності між показниками вільнорадикального окислення при легкому перебігу панкреатиту дозволив встановити вірогідну пряму залежність між метаболітами оксиду азоту та утворенням оксирадикалів (рис. 1). Це свідчить про те, що оксид азоту при гострому панкреатиті відіграє роль вільного радикалу і його утворення тісно пов’язане із перекисним окисленням ліпідів. Обернена залежність виявлена між утворенням оксирадикалів та активністю СОД. Аналогічна залежність виявлена між NOx та активністю каталази. При тяжкому перебігу захворювання залежність змінюється (рис. 2). Пряма залежність виявлена між показниками ТБК­активних продуктів та NOx, між ТБК­активними продуктами, ушкодженням ДНК, оксирадикалами та активністю каталази плазми.

Поява в даній групі каталази плазми пов’язана із ушкодженням еритроцитів вільними радикалами та виходом даного ферменту з клітин. Цікавим є обернена залежність між рівнем метаболітів оксиду азоту та утворенням оксирадикалів і ушкодженням ДНК. Це вказує на генопротекторну роль оксиду азоту та важливу роль оксирадикалів у пошкоджені геному клітин.

На 3­тю добу у випадку легкого перебігу відмічається вірогідне зростання в крові ТБК­активних продуктів та оксирадикалів (табл. 2). Знижується активність СОД, каталази еритроцитів та метаболітів оксиду азоту (р < 0,05).

При тяжкому перебігу захворювання відмічається високий рівень у крові продуктів вільнорадикального окислення, зростає активність каталази плазми та рівень NOx. Значно знижується активність СОД та еритроцитарної каталази. Ці зміни вказують на зростання активності вільнорадикального окислення та зниження активності антиоксидантної системи. Вказані зміни тісно пов’язані з тяжкістю гострого панкреатиту і відображають його перебіг.

Аналіз корелятивних зв’язків між отриманими показниками показав вірогідну пряму залежність між метаболітами оксиду азоту, малоновим діальдегідом та ушкодженням ДНК при легкому перебігу захворювання (рис. 3). Це свідчить про спільну токсичну дію на ДНК оксиду азоту та вільних радикалів, ймовірно через утворення ними пероксинітриту. Обернену залежність встановлено між цими показниками та активністю СОД, що в даному випадку виступає як генопротекторний фактор.

Встановлено також обернену залежність між каталазою еритроцитів, з одного боку, та утворенням оксирадикалів та NOx — з іншого. Це вказує на пошкодження продуктами вільнорадикального окислення мембран еритроцитів та виходом еритроцитарної каталази з еритроцитів із зростанням активності каталази плазми відповідно. Ще більш наочною є залежність між обстеженими показниками у групі хворих на тяжкий панкреатит (рис. 4). Загалом вектори залежності у цій групі аналогічні попереднім, хоча й виявлено зменшення ролі метаболітів оксиду азоту в ушкоджені ДНК та мембран еритроцитів.

У день виписки у хворих із легким перебігом панкреатиту відмічається зниження рівня ТБК­активних продуктів та метаболітів оксиду азоту, хоча й ці показники є вищими, ніж у групі здорових осіб (табл. 3). Вірогідно не відрізнялись від норми активність СОД та каталази еритроцитів, утворення оксирадикалів та ступінь ушкодження ДНК. Залишалась підвищеною активність каталази плазми.

При тяжкому перебігу захворювання залишаються високими показники оксидантного стресу та низькою — активність антиоксидантної системи порівняно з групою здорових осіб. Нормалізується активність еритроцитарної каталази. При виписці із стаціонару в цій групі хворих, на відміну від показників при легкому перебігу панкреатиту, знижується більше, ніж у здорових осіб, рівень у крові метаболітів оксиду азоту, що, ймовірно, пов’язано із виснаженням запасів аргініну як субстрату для синтезу NO.

Висновки

При гострому панкреатиті відмічається зростання в крові рівня показників оксидантного стресу, особливо у групі хворих на тяжкий панкреатит. У динаміці захворювання відмічається максимальне зростання продуктів вільнорадикального окислення на 3­тю добу захворювання. Активність антиоксидантної системи змінюється залежно від тяжкості патологічного процесу і є найбільш вираженою при легкому перебігу панкреатиту. Неоднозначною є роль оксиду азоту в перебігу захворювання: якщо на початку захворювання він виступає як пошкоджуючий агент (вільний радикал), то надалі відмічається його протекторна активність щодо ушкодження ДНК та еритроцитів. При виписці із стаціонару залишаються ознаки підвищеної активності вільнорадикального окислення та ушкодження ДНК, що свідчить про недостатню ефективність призначеної терапії та ризик хронізації патологічного процесу, особливо при тяжкому перебігу панкреатиту.


Bibliography

1. Барабой В.А. Биоантиоксиданты / В.А. Барабой. — Киев: Книга плюс, 2006. — 461 с.

2. Бєленічев І.Ф. Антиокcидантна система захисту організму / І.Ф. Бєленічев, Ю.І. Губський, Е.Л. Левицький [та ін.] // Современные проблемы токсикологии. — 2002. — № 3. — С. 24­31.

3. Владимиров Ю.А. Активные формы кислорода и азота: значение для диагностики, профилактики и терапии / Ю.А. Владимиров // Биохимия. — 2004. — Т. 69, вып. 1. — С. 5­7.

4. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы в биологических системах / Ю.А. Владимиров // Соровский образовательный журнал. — 2000. — № 12. — С. 13­19.

5. Коновалов Е.П. Этиология и патогенез острого панкреатита (Обзор литературы) / Е.П. Коновалов // Анналы хирургической гепатологии. — 2000. — Т. 5, № 2. — С. 48­53.

6. Лущак В. І. Показники оксидативного стресу. 1. Тіобарбітурактивні продукти і карбонільні групи білків / В.І. Лущак, Т.В. Багнюкова, О.В. Лущак // Укр. біохім. журн. — 2004. — Т. 76, № 3. — С. 136­141.

7. Мальцева Л.А. Острые панкреатиты: эпидемиология, патогенез, диагностика, организация лечения, интенсивная терапия / Л.А. Мальцева, Л.В. Усенко, И.В. Люлько [и др.]. — К.: Четверта хвиля, 2005. — 256 с.

8. Метельская В.А. Скрининг­метод определения уровня метаболитов оксида азота в сыворотке крови / В.А. Метельская, Н.Г. Гуманова // Клин. лаб. диагн. — 2005. — № 6. — С. 15­18.

9. Оковитый С.В. Клиническая фармакология антиоксидантов / С.В. Оковитый // ФАРМиндекс: ПРАКТИК. — 2003. — Вып. 5. — С. 85­111.

10. Стандарти надання медичної допомоги хворим з невідкладними хірургічними захворюваннями органів черевної порожнини : Наказ МОЗ України № 297 від 02.04.2010 [Электронный ресурс] — Режим доступу: http://www.surgery_2_fipo.dsmu.edu.ua/

11. Хомерики Н.М. Патогенетически обоснованные подходы к лечению панкреатитов / Н.М. Хомерики, С. Г. Хомерики // Фарматека. — 2007. — № 13(147). — С. 74­78.

12. Чуклін С.М. Маркери оксидаційного стресу як показники тяжкості гострого панкреатиту / С.М. Чуклін, І.Ю. Бігальський, А.А. Переяслов // Український журнал хірургії. — 2011. — № 6(15). — С. 159­163

13. Aebi H. Catalase / H. Aebi // Methods of Enzymatic Analysis / H.U. Bergmeyer — London, Academic Press, 1974. — Р. 671­684.

14. Aruoma O.I. Free radicals, oxidative stress and antioxidants in human health and disease / O.I. Aruoma // JAOCS. — 1998. — Vol. 75, № 2. — Р. 199­212.

15. Beauchamp C. Superoxide dismutase: improved assay and an assay applicable to acrylamide gels / C. Beauchamp, I. Fridovich // Anal. Biochem. — 1971. — Vol. 44. — P. 276­287.

16. Jones D.P. Redefining oxidative stress / D.P. Jones // Antioxid. Redox Signal. — 2006. — Vol. 8. — P. 1865­1879.

17. Miranda K.M. A rapid, simple spectrophotometric method for simultaneous detection of nitrate and nitrite / K.M. Miranda, M.G. Espey, D.A. Wink // Biology and Chemistry. — 2001. — Vol. 5, № 1. — P. 62­71.

18. Ohkawa H. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction / H. Ohkawa, N. Ohishi, K. Tagi // Anal. Chem. — 1979. — Vol. 95. — P. 351­358.

19. Olive P.L. DNA precipitation assay: a rapid and simple method for detecting DNA damage in mammalian cells / P.L. Olive // Environ. Mol. Mutagen. — 1988. — Vol. 11(4). — Р. 487­495.

20. Protein measurement with folin phenol reagent / O.H. Lowry, H.J. Rosebroungh, A.L. Farr, R.J. Randall // Journal of Biological Chemistry. — 1951. — Vol. 191. — Р. 265­275.

21. Schoenberg M.H. Oxidative stress in acute and chronic pancreatitis / M.H. Schoenberg, D. Birk, H.G. Beger // Am. J. Clin. Nutr. — 1995. — Vol. 62. — Р. 1306­1314.

22. Shi C. Potential role of reactive oxygen species in pancreatitis­ associated multiple organ dysfunction / C. Shi, R. Andersson, X. Zhao // Pancreatology. — 2005. — № 5. — Р. 492­500.

23. Takeda K. JPN Guidelines for the management of acute pancreatitis: medical management of acute pancreatitis / K. Takeda, T. Takada, Y. Kawarada // J. Hepatobiliary Pancreat Surg. — 2006. — № 13(1). — Р. 42­47.

24. Toouli J. Guidelines for the management of acute pancreatitis. Working Party report / J. Toouli, M. Brook­Smith, C. Bassi [et al.] // J. Gastroenterology and Hepatology. — 2002. — № 17. — P. 15­39.

25. Viarengo A. Role of metallothionein against oxidative stress in the mussel Mytilus galloprovincialis / A. Viarengo, B. Burlando, M. Cavaletto [et. al.] // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. — 1999. — Vol. 277. — P. R1612­R1619.

Similar articles

Окислювальний стрес та антиоксидантний захист у дітей із різним ступенем контролю за бронхіальною астмою
Authors: Литвинець Л.Я. - ДВНЗ «Івано-Франківський національний медичний університет»
"Child`s Health" 8 (51) 2013
Date: 2014.01.13
Categories: Allergology, Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Authors: Г.О. Леженко, О.Є. Пашкова, О.М. Чакмазова, А.В. Каменщик, Запорізький державний медичний університет
"Child`s Health" 6(15) 2008
Date: 2009.03.19
Categories: Pediatrics/Neonatology
Authors: Christopher Halloran, Clinical Senior Lecturer University of Liverpool, Great Britain
"Internal medicine" 4(16)-2009
Date: 2010.05.09
Categories: Family medicine/Therapy, Therapy

Back to issue